故障檢修與技術維護

柴油機下竄氣的原因及排除方法

 

摘要：柴油機工作時的動力來源于燃油燃燒爆發，在燃燒室產生高溫氣體，推動活塞移動，從而將熱能轉化為機械能。燃燒室的密封程度越高，能的轉換效率就越高?？得魉拱l電機組銷售市場中有用戶反映，柴油機在工作中出現氣缸下竄氣現象，在機油注入口明顯感覺有熱氣噴出，功率也有不同程度的下降。針對這一情況，我們對造成竄氣的原因進行了分析，并提出了竄氣量的測量方法，以及竄氣排除方法。

 

一、下竄氣現象原因分析

 

      柴油機產生“下竄氣”主要是由于氣缸套、活塞、活塞環的質量問題造成的，下面我們針對柴油機工作中活塞組件密封不嚴，導致高溫氣體下竄，功率下降的問題進行了原因分析。

1、氣缸套

（1）氣缸套內圓失圓

      氣缸套內圓失圓，使活塞環外圓沒有與缸套整圓貼合，存在間隙，使燃氣從間隙中竄出，如圖1所示。

（2）缸套裝配后因外力產生變形

      這一原因其竄氣的機理與氣缸套內圓失圓相同，但不是由于缸套本身的質量問題造成的，分析有以下兩點：

① 由于機體的鑲缸套孔圓柱度差，將缸套擠扁，特別是干式缸套；

② 機體上的缸蓋螺紋孔歪斜，擰緊螺栓后，產生應力，將缸套擠變形。

2、活塞

（1）活塞環槽寬度過大，使其與活塞環間的側隙變大，活塞上下運行時，活塞環也上下移動，換向的過程中產生竄氣，如圖2（a）所示。

（2）活塞環槽側面相對軸線的垂直度超差，使活塞環槽下側面沒有與活塞環側面完全貼合，造成密封不嚴，產生竄氣，如圖2（b）所示。這種情況下拆機可發現活塞環槽側面局部有一條因活塞環內側撞擊出的一條圓弧線。

（3）活塞環槽側面波紋度過大或粗糙度Ra值過大，側面微觀凹凸不平，與活塞環側面貼合不嚴密，產生竄氣（，如圖3所示。這種情況下拆機可發現活塞環槽側面的磨合點出現時斷時續現象。

（4）活塞環岸外側倒角過大，使側面與活塞環的貼合面積減小，影響了密封效果，產生竄氣。

3、活塞環

（1）活塞環在與活塞裝配時開口間隙沒有錯開，軸向處于同一位置，燃氣從開口間隙竄出，如圖4所示。

（2）活塞環產生扭曲，側面沒有與活塞環槽側面完全貼合，產生竄氣。

（3）活塞環彈性不足，外圓對缸套內圓的壓緊力小，貼合不緊密，產生竄氣。

（4）活塞環側面波紋度過大或粗糙度Ra值過大，這一原因的竄氣機理與（2）、（3）類同。

 

圖1  缸套與活塞環間隙竄氣現象	圖2  活塞環槽竄氣部位示意圖
圖3  活塞環槽側面密封不嚴造成竄氣現象	圖4  活塞環槽開口間隙竄氣現象

 

二、柴油機竄氣量的檢查方法

 

            在壓縮沖程和做功沖程，氣缸里壓力升高，這就導致了氣缸里的高壓氣體有可能從活塞與氣缸壁之間進入曲軸箱。特別是做功沖程，混合氣點燃后燃燒室里的溫度和壓力劇烈升高，一部分氣體就會跑到曲軸箱里，我們把這種現象叫做“竄氣”，如圖5所示。其中，圖6是柴油機臺架試驗特性區間，橫坐標為柴油機轉速，縱坐標為曲軸箱和進氣歧管之間的壓降。

1、檢查氣缸壓力

      采用氣缸壓力表逐缸檢查氣缸壓力。檢查氣缸壓縮力可以了解氣缸、活塞組合件、氣門、氣缸襯墊的綜合情況，各缸壓力差不超過其平均值的10%。當氣缸壓力降低時，為了查明其降低原因，可用少量新鮮機油從火花塞孔注入氣缸內，再重新測量壓力；還可用檢查進氣歧管真空度等方法來判斷柴油機的漏氣故障。在此基礎上分析故障產生的原因，然后對癥下藥，予以排除；同時采取有效的措施進行預防，以杜絕此類故障的發生。

2、檢查空氣濾清器效果

      查看濾芯有無破損，如若濾清器工作失效，灰塵雜質進入氣缸，勢必引起劇烈磨損，甚至拉缸和斷環現象，由此難免引起竄氣。另外氣門與導管磨損松曠、配合間隙超限，部分氣體也會由此間隙竄出氣門室罩。

3、檢測曲軸箱的漏氣量

      氣缸向曲軸箱內漏氣，又可稱為曲軸箱竄氣。曲軸箱竄氣量可以用曲軸箱竄氣量測試儀來檢查。根據曲軸箱竄氣量的多少來判斷氣缸與活塞組合件配合間隙磨損情況。曲軸箱竄氣量在柴油機走熱規范內，并在全負荷，曲軸在最大扭矩的相應轉速時測試，新車或大修后的柴油機曲軸箱竄氣量一般在15～20L/min。竄入曲軸箱的廢氣可以溢出的通道有機油加注口和曲軸箱強制通風閥。顯然，曲軸箱竄氣量與柴油機使用工況有關。在確定工況下曲軸箱竄氣量可反映氣缸活塞組的技術狀況或磨損程度。

（1）曲軸箱的漏氣量可采用漏氣量檢測儀進行檢測，檢測曲軸箱漏氣量時，柴油機運轉至正常工作溫度，在選定的曲軸箱入口（其余入口全部封死）處，連接漏氣量測量裝置，不使用PCV閥（曲軸箱強制通風裝置），并將曲軸箱入口處的壓力調整至環境大氣壓力進行檢測，曲軸箱的漏氣量從流量計上讀取，柴油機曲軸箱竄氣量還與柴油機的轉速和外部負荷有關，特別是負荷對曲軸箱竄氣量影響最大。

（2）就車檢測曲軸箱竄氣量時，一般是在底盤測功試驗臺上進行加載，而柴油機轉速控制在1000～1600 r/min范圍內。

（3）測量時一般應加載。使柴油機在1000 r/min下運轉，記錄氣體流量計每分鐘流量讀數。柴油機加載可以在測功試驗臺上進行。

 

圖5  柴油機竄氣現象示意圖

圖6  柴油機竄氣量特性分布圖

三、解決“竄氣”故障的方法

 

      柴油機下竄氣是一個綜合故障，是柴油機的常見故障之一。柴油機竄氣是在做功過程中，氣缸內產生的高溫高壓膨脹氣體，一部分從非正常通道排出機體外部的一種現象。它的產生和發展嚴重威脅著柴油機的正常運轉，輕則降低柴油機輸出功率，浪費能源，重則損壞機件，釀成事故。針對氣缸竄氣的問題，可以采取以下處理方法:

1、更換活塞環或氣缸密封圈

      如果活塞環或氣缸密封圈損壞，需要及時更換。步驟如下：

      先把缸體表面清理干凈，然后對氣缸進行拆卸，不過要按照規定順序進行，不能顛倒。將活塞環或密封圈拆卸下來后，進行相應地檢查，同時對缸蓋等進行清洗。在新的活塞環或密封圈上涂抹潤滑油脂進行潤滑，然后安裝上去，要按照順序進行。

2、維修配氣機構

      如果氣缸壓力不足或氣缸配合不當，維修方法如下：

（1）及時清洗或更換空氣濾芯。

（2）調整或更換活塞環。

（3）更換汽缸套和汽缸墊。

（4）調整或更換氣門彈簧。

（5）更換密封圈。

（6）檢修或更換氣門和氣門座。

（7）調整氣門間隙。

3、解決漏氣故障

      當發生氣門漏氣時，應檢驗氣門桿是否彎曲，氣門彈簧是否拉壞，氣門間隙是否適當，氣門各組件是否安裝正確，損壞的部件能修復的修復，不能修復的更換。如氣門頭與氣門座的接觸面接觸不良，可進行研磨修復。

4、更換潤滑油

      更換高質量的潤滑油可以減少氣缸外部的摩擦，從而減少氣缸竄氣。

5、加強“三濾”的維護

      資料表明，lg灰塵進入氣缸內，可使氣缸上部磨損0.01mm,使活塞磨去0.75g的質量，使活塞環磨去0.009mm。只要柴油機氣缸吸入30~40g灰塵，就會使氣缸壁、活塞、活塞環磨損過多，環與缸壁之間的間隙增大。為減少磨料磨損，應定期強制維護空氣濾清器、機油濾清器、柴油濾清器，減少有害物質進入氣缸，降低磨損速度。

 

總結：

      通過以上分析可知，柴油機產生“下竄氣”是由于氣缸套、活塞、活塞環、機體本身存在質量問題和裝配中的質量問題產生的。分析出柴油機竄氣原因有利于我們有的放矢的開展改進工作，提出糾正預防措施，提高柴油機的整機性能。

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