新聞主題	柴油發電機氣缸壓力的使用工具與測試條件

 

導語： 柴油發電機使用過程中出現柴油機耗油量大，動力不足，溫度偏高現象，分析其原因大部分可能是汽缸密封性不良。氣缸密封性的診斷參數主要有氣缸壓縮壓力、曲軸箱漏氣量、氣缸漏氣量、氣缸漏氣率及進氣管真空度等。其中，氣缸壓力的高低是氣缸密封性、氣門密封性和缸墊密封性的綜合反映，表達了柴油發電機機械部分的整體技術狀況，因此檢測氣缸壓力是柴油發電機機械故障珍斷的有效手段之一。

 

一、氣壓參數標準與檢測條件

 

      經康明斯公司售后部門統計數據表明，造成汽缸密封性變差的可能原因是氣缸的密封性與氣缸、氣缸蓋、氣缸墊、活塞、活塞環和進、排氣門等包圍工作零件技術狀況有關，它們技術狀況的好壞，不但嚴重影響柴油機的動力性、燃料經濟性和排放凈化性，還影響柴油機的使用壽命。在柴油機使用過程中，由于上述零件磨損、燒蝕、結膠、積炭、斷裂、開裂等原因，引起氣缸密封性下降。氣缸密封性是表征氣缸組技術狀況的重要參數。

表1    造成氣缸壓縮壓力異常的幾種常見原因

 

      大部分電噴發動機的氣缸壓力在1200～1400kPa，少數高壓縮比的發動機氣缸壓力在1700kPa以上。發動機原設計氣缸壓力的大小主要取決于燃燒室的容積和發動機的壓縮比，以及是否有增壓機構；實際使用中影響發動機各缸壓力的主要因素有燃燒室積碳的多少，及燃燒室的密封狀況和排氣是否通暢等。

 

圖1  汽缸體積與壓力表壓力指數的關系示意圖

圖2  各氣缸壓力缸間差異曲線圖（4缸機）

 

二、氣缸壓力測量工具

1、起動電流式氣缸壓力檢測儀

      用起動電流間接測缸壓原理：起動轉矩M與起動電流成正比，電流與缸內壓力成正比。起動轉矩克服機械摩擦阻力、慣性力、壓縮壓力。M與I和壓縮壓力成正比。

      以元征EA—2000型柴油機綜合性能檢測儀為例，如圖3所示。該儀器可以把起動電流的波形圖以更直觀的顯示各缸的汽缸壓力。檢測時，起動柴油機，儀器自動全部斷油，屏幕上顯示出柴油機轉速、起動電流，同時繪出起動電流曲線和相對汽缸壓力的曲線圖（見圖4）。

 

圖3  元征EA2000型柴油機綜合性能檢測儀

圖4  柴油機氣缸壓力波形曲線圖

 

2、壓力傳感器式氣缸壓力檢測儀

      氣缸壓力表是一種氣體專用壓力表，一般由壓力表頭、導管、單向閥和接頭等組成。

      壓力表頭多為鮑登管（Bourdon-tube）式，其驅動元件是一根扁平的彎曲成圓圈狀的管子，一端為固定端，另一端為活動端。活動端通過杠桿、齒輪機構與指針相連。當一定壓力的氣體進入彎管時，彎管伸直。于是，通過杠桿、齒輪機構帶動指針運動，在表盤上指示出壓力的大小。

      以國產QLY-1型汽缸漏氣量檢測儀為例，如圖5所示。該儀器由調壓閥、進氣壓力表、測量表、校正孔板、橡膠軟管、快速接頭和充氣嘴等組成，此外還須配備外部氣源、指示活塞位置的指針和活塞定位盤。外部氣源的壓力相當于汽缸壓縮壓力，一般為600～900kPa。壓縮空氣按箭頭方向進入汽缸漏氣量檢測儀，其壓力由進氣壓力表顯示。隨后，它經由調壓閥、校正孔板、橡膠軟管、快速接頭和充氣嘴進入汽缸，汽缸內的壓力變化情況由測量表顯示。原理如圖6所示。

 

圖5  柴油機汽缸漏氣量檢測儀

圖6  柴油機汽缸漏氣量測量原理圖

 

3、電感放電式氣缸壓力檢測儀

      這種檢測儀是通過檢測點火系二次電壓來確定汽缸壓力的儀器，只適用汽油機。點火線圈次極電感放電電壓和汽缸壓縮壓力之間具有近乎直線的對應關系，因此，取得各缸信號經處理電路進行變換處理后，即可顯示出汽缸壓縮壓力。

三、氣缸壓力測量方法

       氣缸壓力表是測量柴油發電機氣缸壓縮力的工具。測量時要先予熱柴油發電機使水溫達到70—80℃熄火，然后測量。測量柴油機時因其壓縮力大，必須將壓力表頭嚴密地緊固在安裝噴油器的位置上才能測量。最好測量2~3次，取其平均值，與所測機型的氣缸壓力規范相比較，一般柴油機不得低于標準值的15%。各缸之間的壓力差不得超過8%。測量柴油發電機氣缸壓力，需使用專用的柴油發電機氣缸壓力表。氣缸壓力表量程一般為0-6MPa。 

1、測量步驟

（1）首先使柴油發電機運轉至冷卻液溫度達到80～90℃，有些柴油發電機廠家要求在室溫條件下測量，然后用氣壓表具進行測試（如圖7所示）。

（2）熄火停機，并切斷柴油供給。松開高壓油管和噴油泵的連接螺母，確保不向氣缸噴油。

（3）多數柴油發電機需要拆下所有噴油器，如圖8（1）所示，然后把氣壓表的接頭安裝到1號氣缸的噴油器孔中。

（4）用起動機拖動柴油機，確認其轉速達到正常起動轉速，大約5s后讀取氣缸壓力表的讀數，如圖8（2）圖所示。

（5）取下壓力表，記下讀數。按下單向閥使壓力表指針回零。按此法依次測量各缸，每缸測量次數不少于2次，每缸測量結果取算術平均值，與標準值相比較，分析結果，判斷汽缸工作狀況。

（6）將測得壓力與標準值對比，氣缸壓力低于極限值，應對柴油發電機解體以查明原因并進行檢修。康明斯系列柴油發電機標準氣缸壓力值為2·6～2·8MPa，各缸壓力差不大于200kPa(2kgf/cm²）。

2、 檢測缸壓注意事項

（1）不能在冷機時測缸壓。由于溫度和大氣壓等因素的影響，只有在柴油機達到正常的工作溫度時測得的缸壓才具有實質性的參考價值。

（2）對于電噴機型在測試中必須拆下然油泵保險或其他繼電器、保險再測量，否則往往會導致“淹缸”以及缸壓偏低的情況。

（3）測試過程中，必須將節氣門、阻風門全部打開。否則會由于燃燒室內進氣量不足，從而導致缸壓偏低。

（4）由于缸壓測量具有一定的偶然性，只測一次往往不準確，只有經過2~3次測試然后取其平均值，測試結果才有效。

（5）測試中起動機運轉時間不能過長或過短。時間過長會過多消耗電能和損害起動機，過短則會達不到測試標準。

 

圖7  柴油機氣缸壓力測量表具組成圖

圖8   氣缸壓力測試步驟圖

 

四、結果分析

      若測得的結果超出原廠標準，說明燃燒室內積炭過多，汽缸墊過薄或缸體和缸蓋結合平面經多次維修磨削過多造成。測得的結果如低于原廠標準，說明汽缸密封性變差，可向該缸火花塞孔內注入20-30ml機油，然后用汽缸壓力表重測汽缸壓力。

1、氣缸壓力重測步驟

（1）第二次測得的壓力值比第一次高，接近標準壓力，表明是汽缸活塞環、活塞磨損過大或活塞環對口、卡死、斷裂及缸壁拉傷等原因造成汽缸密封不嚴。

（2）第二次測得的壓力值與第一次略同，即仍比標準壓力低，說明進、排氣門或汽缸襯墊密封不良。

（3）兩次結果均表明某相鄰汽缸壓力都相當低，說明是兩相鄰處的汽缸襯墊燒損竄氣。

2、故障確診步驟

      以上重測步驟僅為對氣缸組不密封部位的故障分析和判斷，并不能十分有把握地確診，為了準確地找出故障部位，可在測量完氣缸壓力后，針對壓力低的氣缸，采用以下方法進行確診：

（1）如果在進氣管口處聽到漏氣聲，說明進氣門關閉不嚴密。

（2）如果在排氣消聲器口處聽到漏氣聲，說明排氣門關閉不嚴密。

（3）如果在散熱器加水口處看到有大量氣泡冒出，說明氣缸襯墊不密封造成氣缸與水套聯通，如圖9所示。

（4）如果在加機油口處聽到漏氣聲，說明氣缸活塞摩擦副磨損嚴重。

      測量結果，還與曲軸轉速有關。如柴油機汽缸壓力與曲軸轉速的關系曲線（如圖10所示），只有當曲軸轉速達到1500r/min以后，汽缸壓力曲線才變得比較平緩。但在低速范圍內，即在檢測條件中由起動機帶動曲軸達到的轉速范圍內，即使較小的△n，也能引起汽缸壓力的較大變化值△p。

 

圖9  氣缸頭和氣缸體接合面示意圖

圖10  柴油機氣缸壓力和曲軸轉速關系曲線圖

 

總結：

      氣缸壓力的大小與發動機氣缸密封狀況有關。隨著發動機使用時間的推移，氣缸壓力呈逐漸減小的變化趨勢，當壓力降低到一定程度時，就說明發動機已嚴重磨損，不能繼續使用。通過發動機氣缸壓力的檢測，可以分析診斷發動機氣缸的密封性和進、排氣系統是否通暢，并輔以其他檢測和分析查找出故障點，以確定發動機需要哪方面的修理。

 

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