新聞主題	柴油發(fā)電機的各種竄氣現象及其原因

 

摘要：一般而言，竄氣現象的出現，表明燃燒室內的高溫、高壓混合燃油氣已不能形成密封，輕者會(huì )造成柴油發(fā)電機燒機油、冒黑煙、功率下降，重者則會(huì )增大曲軸箱壓力，柴油發(fā)電機潤滑迅速惡化，導致曲軸磨瓦、活塞拉缸等惡性事故。因此，認識、了解和解決竄氣問(wèn)題對康明斯用戶(hù)來(lái)說(shuō)意義非常重大?？得魉构驹诒疚闹邪l(fā)布了竄氣對柴油發(fā)電機性能的不利影響的論述，探討了柴油發(fā)電機各種竄氣現象及其原因。

一、柴油機竄氣故障的危害

 

      發(fā)動(dòng)機竄氣是一個(gè)綜合故障，是發(fā)動(dòng)機的常見(jiàn)故障之一。發(fā)動(dòng)機竄氣是在做功過(guò)程中，汽缸內產(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，如圖1所示。它的產(chǎn)生和發(fā)展嚴重威脅著(zhù)發(fā)動(dòng)機的正常運轉，輕者降低輸出功率，浪費能源，重則損壞機件釀成事故。

1、功率損失大，燃料耗上升

      正常情況下，柴油發(fā)電機活塞和活塞環(huán)總成泄漏的氣體應小于進(jìn)氣量的1%，當其竄氣超過(guò)規定值時(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(lèi)物質(zhì)，除加速機件磨蝕外，使機油粘度增高，油色變黑。

（2）當竄氣量增大時(shí)，由于氣體難以冷卻，往往使機油蒸發(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、機件過(guò)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。環(huán)失去彈力而卡滯或折斷，由此故障增多。

4、加劇機件磨損

      由于柴油機竄氣，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，使活塞環(huán)失去彈性而卡死或折斷，導致故障增加。而因潤滑惡化和活塞環(huán)的粘結，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、機油消耗變大

      因曲軸箱壓力增加，機油損失增大，增加了機油的消耗。

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)機零件。

 

圖1  柴油機曲軸箱氣體（竄氣）過(guò)量現象

圖2  過(guò)量機油溢出曲軸箱呼吸器管

 

二、各種竄氣現象及其原因

 

      新的發(fā)動(dòng)機曲軸箱竄氣量約為15～20L/min，而磨損的發(fā)動(dòng)機曲軸箱竄氣量可高達80～130L/min，竄氣路線(xiàn)如圖3所示，而不同負載情況下竄氣如圖4所示。竄氣量是對一定的工況而言，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)驗表明，曲軸箱竄氣量與發(fā)動(dòng)機功率下降和燃油消耗增加成線(xiàn)性關(guān)系。隨柴油機工作竄氣會(huì )越來(lái)越多必須排放出去否則會(huì )影響柴油機動(dòng)力和損壞柴油機。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定柴油機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(mén)相關(guān)部件有關(guān)聯(lián)的竄氣

       這類(lèi)竄氣現象發(fā)生在氣缸蓋部分，主要包括氣門(mén)與氣門(mén)座的間隙泄漏、氣門(mén)室竄氣。

      通常情況下，氣門(mén)與氣門(mén)座、排氣門(mén)與氣門(mén)導管這兩組配合間隙因相對磨損會(huì )逐漸增大，或氣缸蓋的局部由于鑄造缺陷出現了裂紋等情況，導致氣體通過(guò)間隙或裂紋進(jìn)入氣門(mén)室而引起竄氣。此種情況下，應檢查與氣門(mén)相關(guān)的部件并進(jìn)行針對性處理，如更換氣門(mén)、氣門(mén)座、氣門(mén)導管，進(jìn)行氣缸蓋補漏等。

2、與氣缸套、活塞環(huán)有關(guān)聯(lián)的竄氣

      這類(lèi)竄氣現象可在曲軸箱加油口處觀(guān)察到，應根據竄氣的嚴重程度進(jìn)行相應的原因分析與處理。

（1）輕微竄氣

      當柴油發(fā)電機的使用時(shí)間較長(cháng)，這種竄氣可判斷為氣缸套磨損嚴重，活塞環(huán)已達到彈力極限，不能很好地封閉氣缸內的氣體，如圖4所示；當柴油機剛檢修過(guò)，原因可能在于活塞環(huán)選用不合理，導致與氣缸套之間的間隙過(guò)大，或活塞環(huán)安裝錯誤所致，應拆機檢查并正確調整。

（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

      通常還帶有少量機油，這種竄氣一般是因嚴重缺水或斷水而引起氣缸內溫度急劇升高，活塞與活塞環(huán)、缸套部分粘連，活塞大面積拉傷造成的。一旦出現這種現象，應立即熄火讓柴油發(fā)電機自然冷卻后再處理，切不可繼續運轉或加冷水降溫，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，導致壓縮氣體從間隙中竄到缸蓋、缸體周?chē)睦鋮s水道、油道。這類(lèi)竄氣現象可分為兩類(lèi)：

（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(guān)缺陷導致兩者結合面產(chǎn)生了微觀(guān)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，或未按規定順序緊固，造成缸蓋的微觀(guān)變形。

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

（2）上下竄氣

      上下竄氣即曲軸箱加油口和氣門(mén)罩處同時(shí)竄氣。主要原因是氣缸墊的油道口周?chē)鸁龘p而與氣缸連通，高壓氣體通過(guò)油道竄出，上端竄入氣門(mén)室，下端竄入曲軸箱。油道竄氣會(huì )導致曲軸、凸輪軸、搖臂軸潤滑效果惡化，造成抱軸、燒瓦事故。應及時(shí)更換氣缸墊，排除油道竄氣。

 

圖3  發(fā)動(dòng)機竄氣路線(xiàn)示意圖	圖4  不同負荷狀態(tài)下柴油機竄氣路線(xiàn)圖
圖5  柴油機活塞環(huán)輕微竄氣部位示意圖	圖6  柴油機活塞環(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(guò)其平均值的10%。當汽缸壓力降低時(shí)，為了查明其降低原因，可用少量新鮮機油從火花塞孔注人汽缸內，再重新測量壓力。

2、目測觀(guān)察

      打開(kāi)機油口的蓋子，慢慢加油，若竄氣嚴重，用肉眼就可以看出。若竄氣不嚴重，可以用一張白紙，放在離機油口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，嚴重時(shí)油跡大。

3、檢查排氣顏色

      正常的柴油發(fā)電機在工作時(shí)排出的氣體應是無(wú)色的。柴油發(fā)電機帶負荷運轉時(shí)，排氣顏色一般為淡灰色，負荷略重時(shí)，則可為深灰色。如果排氣顏色為藍色，說(shuō)明機油竄入燃燒室，氣缸內有機油燃燒。若機油油面正常，就是活塞問(wèn)題，活塞環(huán)與氣缸壁磨損過(guò)大，間隙過(guò)大或氣缸進(jìn)氣不暢，致使機油吸入燃燒室；如果排氣管冒黑煙，是混合氣過(guò)濃，點(diǎn)火時(shí)刻過(guò)時(shí)等原因。

      此外，還可檢查進(jìn)氣歧管真空度等方法來(lái)判斷發(fā)動(dòng)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)采取有效措施進(jìn)行預防，以杜絕此類(lèi)故障的發(fā)生。

 

四、防止竄氣的注意事項

 

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

1、注意定期保養空濾與柴濾

      柴油發(fā)電機的使用環(huán)境相對較差，通過(guò)定期的保養空濾、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，避免或減少磨粒對缸套和活塞環(huán)的磨損，同時(shí)可提高燃油清潔度，減少大量的燃燒積炭，提高柴油機的經(jīng)濟性、動(dòng)力性與耐久性。

2、注意操作的規范性與科學(xué)性

      實(shí)際操作時(shí)要結合運行需要，盡量避免高負荷、長(cháng)時(shí)間的連續運轉，增壓柴油機及冬季啟動(dòng)后需怠速工況下運轉更長(cháng)時(shí)間，等待油溫、油壓和水溫達到規定值后方可作業(yè)，嚴格禁止柴油機剛啟動(dòng)就大負荷作業(yè)，而增壓柴油機停機前需進(jìn)入怠速工況運轉幾分鐘。

3、注意經(jīng)常檢查、補充和更換冷卻水、潤滑油

      這樣可以保證運動(dòng)部件處于良好的冷卻與潤滑狀態(tài)，減緩運動(dòng)件的相對磨損，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)，應認真檢查缸體、缸蓋平面度和缸套圓柱度以及各表面的粗糙度，發(fā)現缺陷應及時(shí)修補。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。檢修完畢后柴油機應運轉24小時(shí)或水溫達到80%，并對缸蓋螺栓進(jìn)行二次緊固，方可投入正式使用。

 

總結：

      柴油機竄氣看似問(wèn)題不大，但如果任其發(fā)展，就會(huì )惡化，超過(guò)安全線(xiàn)，后果更嚴重，不僅會(huì )導致潤滑油質(zhì)量變差，油耗增加，還可能導致柴油發(fā)電機零部件出現問(wèn)題。所以柴油機竄氣不可小覷，一定要知道竄氣的原因，才能對癥下藥。目前，柴油發(fā)電機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用。對竄氣問(wèn)題的重視己逐步深入到柴油發(fā)電機研究的一些重要領(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)系統的設計與布置等。柴油發(fā)電機的竄氣量控制標準是衡量柴油發(fā)電機制造質(zhì)量的重要出廠(chǎng)指標之一。

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