新聞主題	柴油發(fā)電機(jī)的各種竄氣現(xiàn)象及其原因

 

摘要：一般而言，竄氣現(xiàn)象的出現(xiàn)，表明燃燒室內(nèi)的高溫、高壓混合燃油氣已不能形成密封，輕者會(huì)造成柴油發(fā)電機(jī)燒機(jī)油、冒黑煙、功率下降，重者則會(huì)增大曲軸箱壓力，柴油發(fā)電機(jī)潤滑迅速惡化，導(dǎo)致曲軸磨瓦、活塞拉缸等惡性事故。因此，認(rèn)識(shí)、了解和解決竄氣問題對(duì)康明斯用戶來說意義非常重大。康明斯公司在本文中發(fā)布了竄氣對(duì)柴油發(fā)電機(jī)性能的不利影響的論述，探討了柴油發(fā)電機(jī)各種竄氣現(xiàn)象及其原因。

一、柴油機(jī)竄氣故障的危害

 

      發(fā)動(dòng)機(jī)竄氣是一個(gè)綜合故障，是發(fā)動(dòng)機(jī)的常見故障之一。發(fā)動(dòng)機(jī)竄氣是在做功過程中，汽缸內(nèi)產(chǎn)生的高溫高壓膨脹氣體，一部分從非正常通道排出機(jī)體外部的一種現(xiàn)象，如圖1所示。它的產(chǎn)生和發(fā)展嚴(yán)重威脅著發(fā)動(dòng)機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，輕者降低輸出功率，浪費(fèi)能源，重則損壞機(jī)件釀成事故。

1、功率損失大，燃料耗上升

      正常情況下，柴油發(fā)電機(jī)活塞和活塞環(huán)總成泄漏的氣體應(yīng)小于進(jìn)氣量的1%，當(dāng)其竄氣超過規(guī)定值時(shí)，將引起功率損失增大，燃油消耗率增加。

2、潤滑油被惡化

（1）因竄氣溫度高，而且混入進(jìn)氣的灰塵和氧化鋁之類物質(zhì)，除加速機(jī)件磨蝕外，使機(jī)油粘度增高，油色變黑。

（2）當(dāng)竄氣量增大時(shí)，由于氣體難以冷卻，往往使機(jī)油蒸發(fā)成白煙或油滴從廢氣管（曲軸箱呼吸管）處排出，如圖2所示。

3、機(jī)件過熱

      由于產(chǎn)生竄氣，活塞與活塞環(huán)溫度升高，使環(huán)槽和環(huán)上的潤滑油燒蝕而粘結(jié)。環(huán)失去彈力而卡滯或折斷，由此故障增多。

4、加劇機(jī)件磨損

      由于柴油機(jī)竄氣，活塞和活塞環(huán)的溫度升高，使環(huán)槽和環(huán)上的潤滑油燒蝕粘結(jié)，使活塞環(huán)失去彈性而卡死或折斷，導(dǎo)致故障增加。而因潤滑惡化和活塞環(huán)的粘結(jié)，不但致使汽缸和活塞及環(huán)磨損增加，也加劇了其他相關(guān)部分的早期磨損和腐蝕。

5、機(jī)油消耗變大

      因曲軸箱壓力增加，機(jī)油損失增大，增加了機(jī)油的消耗。

6、腐蝕零件

      廢氣中的二氧化硫遇水則生成亞硫酸，亞硫酸再遇到空氣中的氧而生成硫酸，會(huì)腐蝕、損壞發(fā)動(dòng)機(jī)零件。

 

圖1  柴油機(jī)曲軸箱氣體（竄氣）過量現(xiàn)象

圖2  過量機(jī)油溢出曲軸箱呼吸器管

 

二、各種竄氣現(xiàn)象及其原因

 

      新的發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸箱竄氣量約為15～20L/min，而磨損的發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸箱竄氣量可高達(dá)80～130L/min，竄氣路線如圖3所示，而不同負(fù)載情況下竄氣如圖4所示。竄氣量是對(duì)一定的工況而言，在確定的工況下，曲軸箱竄氣量表示了汽缸活塞組的技術(shù)狀況和磨損程度。實(shí)驗(yàn)表明，曲軸箱竄氣量與發(fā)動(dòng)機(jī)功率下降和燃油消耗增加成線性關(guān)系。隨柴油機(jī)工作竄氣會(huì)越來越多必須排放出去否則會(huì)影響柴油機(jī)動(dòng)力和損壞柴油機(jī)。曲軸箱竄氣中含有不少有害成份，所以從很早以前各國家都規(guī)定柴油機(jī)竄氣必須回收再燃燒，這才有了曲軸箱竄氣管把竄氣從進(jìn)氣道吸入燃燒室再燃燒后從排氣管排出。

1、與氣門相關(guān)部件有關(guān)聯(lián)的竄氣

       這類竄氣現(xiàn)象發(fā)生在氣缸蓋部分，主要包括氣門與氣門座的間隙泄漏、氣門室竄氣。

      通常情況下，氣門與氣門座、排氣門與氣門導(dǎo)管這兩組配合間隙因相對(duì)磨損會(huì)逐漸增大，或氣缸蓋的局部由于鑄造缺陷出現(xiàn)了裂紋等情況，導(dǎo)致氣體通過間隙或裂紋進(jìn)入氣門室而引起竄氣。此種情況下，應(yīng)檢查與氣門相關(guān)的部件并進(jìn)行針對(duì)性處理，如更換氣門、氣門座、氣門導(dǎo)管，進(jìn)行氣缸蓋補(bǔ)漏等。

2、與氣缸套、活塞環(huán)有關(guān)聯(lián)的竄氣

      這類竄氣現(xiàn)象可在曲軸箱加油口處觀察到，應(yīng)根據(jù)竄氣的嚴(yán)重程度進(jìn)行相應(yīng)的原因分析與處理。

（1）輕微竄氣

      當(dāng)柴油發(fā)電機(jī)的使用時(shí)間較長，這種竄氣可判斷為氣缸套磨損嚴(yán)重，活塞環(huán)已達(dá)到彈力極限，不能很好地封閉氣缸內(nèi)的氣體，如圖4所示；當(dāng)柴油機(jī)剛檢修過，原因可能在于活塞環(huán)選用不合理，導(dǎo)致與氣缸套之間的間隙過大，或活塞環(huán)安裝錯(cuò)誤所致，應(yīng)拆機(jī)檢查并正確調(diào)整。

（2）竄氣量較大

      這種竄氣一般是由于活塞環(huán)斷裂、卡死，造成密封效果迅速下降，氣體從斷環(huán)的缺口處或環(huán)與缸套的間隙處竄入曲軸箱。如圖4所示。

（3）突發(fā)性噴氣

      通常還帶有少量機(jī)油，這種竄氣一般是因嚴(yán)重缺水或斷水而引起氣缸內(nèi)溫度急劇升高，活塞與活塞環(huán)、缸套部分粘連，活塞大面積拉傷造成的。一旦出現(xiàn)這種現(xiàn)象，應(yīng)立即熄火讓柴油發(fā)電機(jī)自然冷卻后再處理，切不可繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)或加冷水降溫，否則將造成活塞、缸套與活塞環(huán)抱死，釀成更大事故。

3、與氣缸墊有關(guān)聯(lián)的竄氣

      一般是由于汽缸墊老化，缸體、缸蓋腐蝕引起的缸蓋和缸體之間的密封不嚴(yán)，導(dǎo)致壓縮氣體從間隙中竄到缸蓋、缸體周圍的冷卻水道、油道。這類竄氣現(xiàn)象可分為兩類：

（1）氣缸墊處有少量氣泡逸出

① 缸體上表面或缸蓋下表面上的凹坑與劃痕、缸墊厚薄不均、銅皮劃傷等微觀缺陷導(dǎo)致兩者結(jié)合面產(chǎn)生了微觀縫隙。

② 檢修時(shí)，氣缸墊與缸體、缸蓋接合部位未處理干凈，夾雜了塵土、油泥等，造成接合部有微小縫隙。

③ 檢修時(shí)，缸蓋螺栓緊固力矩不均勻，或未按規(guī)定順序緊固，造成缸蓋的微觀變形。

④ 檢修后，未進(jìn)行二次緊固。無論如何，氣缸墊處竄氣要及時(shí)檢查處理，否則將造成嚴(yán)重的沖缸墊事故。

（2）上下竄氣

      上下竄氣即曲軸箱加油口和氣門罩處同時(shí)竄氣。主要原因是氣缸墊的油道口周圍燒損而與氣缸連通，高壓氣體通過油道竄出，上端竄入氣門室，下端竄入曲軸箱。油道竄氣會(huì)導(dǎo)致曲軸、凸輪軸、搖臂軸潤滑效果惡化，造成抱軸、燒瓦事故。應(yīng)及時(shí)更換氣缸墊，排除油道竄氣。

 

圖3  發(fā)動(dòng)機(jī)竄氣路線示意圖	圖4  不同負(fù)荷狀態(tài)下柴油機(jī)竄氣路線圖
圖5  柴油機(jī)活塞環(huán)輕微竄氣部位示意圖	圖6  柴油機(jī)活塞環(huán)竄氣量大部位示意圖

 

三、竄油竄氣的檢查方法

 

1、氣缸壓力測量

      首先采用汽缸壓力表逐缸檢查汽缸壓力，各缸壓力差不超過其平均值的10%。當(dāng)汽缸壓力降低時(shí)，為了查明其降低原因，可用少量新鮮機(jī)油從火花塞孔注人汽缸內(nèi)，再重新測量壓力。

2、目測觀察

      打開機(jī)油口的蓋子，慢慢加油，若竄氣嚴(yán)重，用肉眼就可以看出。若竄氣不嚴(yán)重，可以用一張白紙，放在離機(jī)油口5厘米左右的地方，然后加油，若竄氣、竄油，白紙上會(huì)有油跡，嚴(yán)重時(shí)油跡大。

3、檢查排氣顏色

      正常的柴油發(fā)電機(jī)在工作時(shí)排出的氣體應(yīng)是無色的。柴油發(fā)電機(jī)帶負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，排氣顏色一般為淡灰色，負(fù)荷略重時(shí)，則可為深灰色。如果排氣顏色為藍(lán)色，說明機(jī)油竄入燃燒室，氣缸內(nèi)有機(jī)油燃燒。若機(jī)油油面正常，就是活塞問題，活塞環(huán)與氣缸壁磨損過大，間隙過大或氣缸進(jìn)氣不暢，致使機(jī)油吸入燃燒室；如果排氣管冒黑煙，是混合氣過濃，點(diǎn)火時(shí)刻過時(shí)等原因。

      此外，還可檢查進(jìn)氣歧管真空度等方法來判斷發(fā)動(dòng)機(jī)的漏氣故障。在此基礎(chǔ)上分析故障產(chǎn)生的原因，然后對(duì)癥下藥，予以排除；同時(shí)采取有效措施進(jìn)行預(yù)防，以杜絕此類故障的發(fā)生。

 

四、防止竄氣的注意事項(xiàng)

 

      柴油發(fā)電機(jī)出現(xiàn)各類竄氣現(xiàn)象，與主要部件的密封情況都有直接的關(guān)系。要杜絕竄氣現(xiàn)象的發(fā)生，必須加強(qiáng)對(duì)這些部件的維修、保養(yǎng)，提高檢修質(zhì)量，這也是防范柴油發(fā)電機(jī)竄氣的根本途徑，廣大的康明斯用戶重點(diǎn)需注意以下幾個(gè)方面。

1、注意定期保養(yǎng)空濾與柴濾

      柴油發(fā)電機(jī)的使用環(huán)境相對(duì)較差，通過定期的保養(yǎng)空濾、柴濾，清理或更換濾芯，一方面可以防止空氣中硬質(zhì)微粒進(jìn)入缸內(nèi)，避免或減少磨粒對(duì)缸套和活塞環(huán)的磨損，同時(shí)可提高燃油清潔度，減少大量的燃燒積炭，提高柴油機(jī)的經(jīng)濟(jì)性、動(dòng)力性與耐久性。

2、注意操作的規(guī)范性與科學(xué)性

      實(shí)際操作時(shí)要結(jié)合運(yùn)行需要，盡量避免高負(fù)荷、長時(shí)間的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，增壓柴油機(jī)及冬季啟動(dòng)后需怠速工況下運(yùn)轉(zhuǎn)更長時(shí)間，等待油溫、油壓和水溫達(dá)到規(guī)定值后方可作業(yè)，嚴(yán)格禁止柴油機(jī)剛啟動(dòng)就大負(fù)荷作業(yè)，而增壓柴油機(jī)停機(jī)前需進(jìn)入怠速工況運(yùn)轉(zhuǎn)幾分鐘。

3、注意經(jīng)常檢查、補(bǔ)充和更換冷卻水、潤滑油

      這樣可以保證運(yùn)動(dòng)部件處于良好的冷卻與潤滑狀態(tài)，減緩運(yùn)動(dòng)件的相對(duì)磨損，防止高溫、拉缸等惡性事故的發(fā)生。

4、注意檢修質(zhì)量

      檢修時(shí)，應(yīng)認(rèn)真檢查缸體、缸蓋平面度和缸套圓柱度以及各表面的粗糙度，發(fā)現(xiàn)缺陷應(yīng)及時(shí)修補(bǔ)。要選用質(zhì)量合格的配件，裝配時(shí)要做到零件清潔，順序合理，緊固力矩一致。檢修完畢后柴油機(jī)應(yīng)運(yùn)轉(zhuǎn)24小時(shí)或水溫達(dá)到80%，并對(duì)缸蓋螺栓進(jìn)行二次緊固，方可投入正式使用。

 

總結(jié)：

      柴油機(jī)竄氣看似問題不大，但如果任其發(fā)展，就會(huì)惡化，超過安全線，后果更嚴(yán)重，不僅會(huì)導(dǎo)致潤滑油質(zhì)量變差，油耗增加，還可能導(dǎo)致柴油發(fā)電機(jī)零部件出現(xiàn)問題。所以柴油機(jī)竄氣不可小覷，一定要知道竄氣的原因，才能對(duì)癥下藥。目前，柴油發(fā)電機(jī)竄氣的測量和控制技術(shù)在實(shí)際生產(chǎn)實(shí)踐中己得到廣泛的運(yùn)用。對(duì)竄氣問題的重視己逐步深入到柴油發(fā)電機(jī)研究的一些重要領(lǐng)域，包括氣缸、活塞環(huán)摩擦副的磨損圖的優(yōu)化，活塞環(huán)最佳幾何曲面的研究和曲軸箱通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與布置等。柴油發(fā)電機(jī)的竄氣量控制標(biāo)準(zhǔn)是衡量柴油發(fā)電機(jī)制造質(zhì)量的重要出廠指標(biāo)之一。

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