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故障檢修與技術(shù)維護 |
柴油機下竄氣的原因及排除方法 |
摘要：柴油機工作時(shí)的動(dòng)力來(lái)源于燃油燃燒爆發(fā)，在燃燒室產(chǎn)生高溫氣體，推動(dòng)活塞移動(dòng)，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(fā)電機組銷(xiāo)售市場(chǎng)中有用戶(hù)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(jué)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(jìn)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(chǎn)生“下竄氣”主要是由于氣缸套、活塞、活塞環(huán)的質(zhì)量問(wèn)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(wèn)題進(jìn)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(huán)外圓沒(méi)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(chǎn)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(zhì)量問(wèn)題造成的，分析有以下兩點(diǎn)：
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(chǎn)生應力，將缸套擠變形。
2、活塞
（1）活塞環(huán)槽寬度過(guò)大，使其與活塞環(huán)間的側隙變大，活塞上下運行時(shí)，活塞環(huán)也上下移動(dòng)，換向的過(guò)程中產(chǎn)生竄氣，如圖2（a）所示。
（2）活塞環(huán)槽側面相對軸線(xiàn)的垂直度超差，使活塞環(huán)槽下側面沒(méi)有與活塞環(huán)側面完全貼合，造成密封不嚴，產(chǎn)生竄氣，如圖2（b）所示。這種情況下拆機可發(fā)現活塞環(huán)槽側面局部有一條因活塞環(huán)內側撞擊出的一條圓弧線(xiàn)。
（3）活塞環(huán)槽側面波紋度過(guò)大或粗糙度Ra值過(guò)大，側面微觀(guān)凹凸不平，與活塞環(huán)側面貼合不嚴密，產(chǎn)生竄氣（，如圖3所示。這種情況下拆機可發(fā)現活塞環(huán)槽側面的磨合點(diǎn)出現時(shí)斷時(shí)續現象。
（4）活塞環(huán)岸外側倒角過(guò)大，使側面與活塞環(huán)的貼合面積減小，影響了密封效果，產(chǎn)生竄氣。
3、活塞環(huán)
（1）活塞環(huán)在與活塞裝配時(shí)開(kāi)口間隙沒(méi)有錯開(kāi)，軸向處于同一位置，燃氣從開(kāi)口間隙竄出，如圖4所示。
（2）活塞環(huán)產(chǎn)生扭曲，側面沒(méi)有與活塞環(huán)槽側面完全貼合，產(chǎn)生竄氣。
（3）活塞環(huán)彈性不足，外圓對缸套內圓的壓緊力小，貼合不緊密，產(chǎn)生竄氣。
（4）活塞環(huán)側面波紋度過(guò)大或粗糙度Ra值過(guò)大，這一原因的竄氣機理與（2）、（3）類(lèi)同。
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圖1 缸套與活塞環(huán)間隙竄氣現象 |
圖2 活塞環(huán)槽竄氣部位示意圖 |
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圖3 活塞環(huán)槽側面密封不嚴造成竄氣現象 |
圖4 活塞環(huán)槽開(kāi)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(jìn)入曲軸箱。特別是做功沖程，混合氣點(diǎn)燃后燃燒室里的溫度和壓力劇烈升高，一部分氣體就會(huì )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(jìn)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(mén)、氣缸襯墊的綜合情況，各缸壓力差不超過(guò)其平均值的10%。當氣缸壓力降低時(shí)，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(jìn)氣歧管真空度等方法來(lái)判斷柴油機的漏氣故障。在此基礎上分析故障產(chǎn)生的原因，然后對癥下藥，予以排除；同時(shí)采取有效的措施進(jìn)行預防，以杜絕此類(lèi)故障的發(fā)生。
2、檢查空氣濾清器效果
查看濾芯有無(wú)破損，如若濾清器工作失效，灰塵雜質(zhì)進(jìn)入氣缸，勢必引起劇烈磨損，甚至拉缸和斷環(huán)現象，由此難免引起竄氣。另外氣門(mén)與導管磨損松曠、配合間隙超限，部分氣體也會(huì )由此間隙竄出氣門(mén)室罩。
3、檢測曲軸箱的漏氣量
氣缸向曲軸箱內漏氣，又可稱(chēng)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(lái)檢查。根據曲軸箱竄氣量的多少來(lái)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(shí)測試，新車(chē)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(fēng)閥。顯然，曲軸箱竄氣量與柴油機使用工況有關(guān)。在確定工況下曲軸箱竄氣量可反映氣缸活塞組的技術(shù)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(jìn)行檢測，檢測曲軸箱漏氣量時(shí)，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(fēng)裝置），并將曲軸箱入口處的壓力調整至環(huán)境大氣壓力進(jìn)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(guān)，特別是負荷對曲軸箱竄氣量影響最大。
（2）就車(chē)檢測曲軸箱竄氣量時(shí)，一般是在底盤(pán)測功試驗臺上進(jìn)行加載，而柴油機轉速控制在1000～1600 r/min范圍內。
（3）測量時(shí)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(jìn)行。
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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(gè)綜合故障，是柴油機的常見(jiàn)故障之一。柴油機竄氣是在做功過(guò)程中，氣缸內產(chǎn)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(chǎn)生和發(fā)展嚴重威脅著(zhù)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(wèn)題，可以采取以下處理方法:
1、更換活塞環(huán)或氣缸密封圈
如果活塞環(huán)或氣缸密封圈損壞，需要及時(shí)更換。步驟如下：
先把缸體表面清理干凈，然后對氣缸進(jìn)行拆卸，不過(guò)要按照規定順序進(jìn)行，不能顛倒。將活塞環(huán)或密封圈拆卸下來(lái)后，進(jìn)行相應地檢查，同時(shí)對缸蓋等進(jìn)行清洗。在新的活塞環(huán)或密封圈上涂抹潤滑油脂進(jìn)行潤滑，然后安裝上去，要按照順序進(jìn)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(shí)清洗或更換空氣濾芯。
（2）調整或更換活塞環(huán)。
（3）更換汽缸套和汽缸墊。
（4）調整或更換氣門(mén)彈簧。
（5）更換密封圈。
（6）檢修或更換氣門(mén)和氣門(mén)座。
（7）調整氣門(mén)間隙。
3、解決漏氣故障
當發(fā)生氣門(mén)漏氣時(shí)，應檢驗氣門(mén)桿是否彎曲，氣門(mén)彈簧是否拉壞，氣門(mén)間隙是否適當，氣門(mén)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(mén)頭與氣門(mén)座的接觸面接觸不良，可進(jìn)行研磨修復。
4、更換潤滑油
更換高質(zhì)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(jìn)入氣缸內，可使氣缸上部磨損0.01mm,使活塞磨去0.75g的質(zhì)量，使活塞環(huán)磨去0.009mm。只要柴油機氣缸吸入30~40g灰塵，就會(huì )使氣缸壁、活塞、活塞環(huán)磨損過(guò)多，環(huán)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(zhì)進(jìn)入氣缸，降低磨損速度。
總結：
通過(guò)以上分析可知，柴油機產(chǎn)生“下竄氣”是由于氣缸套、活塞、活塞環(huán)、機體本身存在質(zhì)量問(wèn)題和裝配中的質(zhì)量問(wèn)題產(chǎn)生的。分析出柴油機竄氣原因有利于我們有的放矢的開(kāi)展改進(jìn)工作，提出糾正預防措施，提高柴油機的整機性能。
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