圖1  柴油機機油消耗大的原因

圖2  機油消耗量大檢查步驟圖

 

二、引起機油過(guò)量消耗的原因分析

1、機油粘度選用不當

      據調查資料顯示，因機油粘度等級選用不當，引起柴油機過(guò)度磨損是造成機油過(guò)量消耗的主要因素之一。

（1）機油的粘度過(guò)高或過(guò)低

      機油的粘度越高，油的消耗也相對越少（如圖3），但若油的粘度過(guò)高，其殘炭含量較大，凝點(diǎn)較高，熱氧化安定性，低溫啟動(dòng)性、潤滑性、洗消作用以及泵送性也較差，極易引發(fā)活塞（環(huán)）與缸壁間產(chǎn)生半（干）摩擦，而導致活塞環(huán)（氣缸）過(guò)度磨損、彈力減弱、粘環(huán)以及刮油環(huán)回油孔被沉積物堵塞等，造成大量機油竄入燃燒室引起過(guò)量消耗。機油粘度低，流動(dòng)性、冷卻性及洗消作用較好，但粘度低于一定值時(shí)，油消耗會(huì )大大增加，因為低粘度機油揮發(fā)性高，同時(shí)密封性也較差，造成大量消耗及泄露。同時(shí)，粘度過(guò)低的機油，由于承載能力低，易使油膜產(chǎn)生破裂；而且還會(huì )引起機油壓力明顯下降，使之不能有效泵送到各工作部位，導致機件得不到正常的潤滑，加速氣缸、活塞環(huán)的磨損，增加機油的耗量。圖4為機油粘度與活塞環(huán)、氣缸磨損的關(guān)系。

 

圖3 柴油機機油的粘度與消耗關(guān)系曲線(xiàn)圖

圖4  柴油機機油粘度與汽缸(活塞環(huán))磨損關(guān)系

 

（2）機油壓力過(guò)高

      機油壓力過(guò)高，機油的消耗量也大（如圖5）；同時(shí)，柴油機工作時(shí)冷卻液溫度過(guò)高，會(huì )引起機油粘度降低，造成機油的揮發(fā)，增加機油的消耗（如圖6所示）。

 

圖5  柴油機機油壓力與機油消耗關(guān)系

圖6  柴油機水溫與機油消耗關(guān)系

 

2、機油質(zhì)量差

      機油的性能品質(zhì)對機油消耗影響，主要表現在揮發(fā)性和抗泡性。

（1）抗揮發(fā)性低

    機油有一項很重要的參數叫抗揮發(fā)性，性能越高，抗揮發(fā)能力就越強，反之越低，抗揮發(fā)能力就越低。若經(jīng)過(guò)檢查，機械部件磨損在正常范圍之內，也沒(méi)有機油的泄漏，油氣回收裝置工作正常。所以機油減少的原因已經(jīng)非常明顯，就是因為機油的抗揮發(fā)能力不足導致的。

      試驗表明，機油的餾分范圍越輕，揮發(fā)性越大，機油的消耗也越大（如圖7）?，F代柴油發(fā)電機由于對燃油經(jīng)濟性的要求，廣泛應用低粘度多級機油，以及油溫、機體溫度過(guò)高也是造成機油揮發(fā)大、油耗增加的主要原因之一。

（2）抗泡性差

      抗泡性是指機油在激烈的攪拌過(guò)程中抗泡沫形成的能力。泡沫對柴油機的正常工作有很大的危害，主要表現在使機油的密封性下降；形成絕熱層使傳熱效果下降；使油泵抽空，油路產(chǎn)生氣阻，造成供油中斷和潤滑效能下降等。從而加速缸壁、活塞和環(huán)壁的磨損，引起機油的上竄。
      特別是現代高強度柴油機中泡沫生成趨勢更為嚴重。主要是由于使用條件日趨苛刻，油的變質(zhì)加速，生成的醇酸老化產(chǎn)物都會(huì )助長(cháng)起泡；同時(shí)，現代機油為了改善潤滑油的各種性能，均含有大量的清凈分散劑，抗氧化腐蝕等性能添加劑，這些添加劑大都為化學(xué)表面活性化合物，也是增長(cháng)機油起泡的主要因素。

3、燃燒室負壓過(guò)大

      據文獻記載，在汽缸、活塞、活塞環(huán)配合副間隙正常時(shí)，引起機油上竄燃燒室的主要因素是燃燒室負壓過(guò)大而致(低于曲軸箱內的壓力)。圖8為某四沖程六缸柴油機，進(jìn)氣壓力與機油消耗量的關(guān)系。

      從圖8中可以看到，隨著(zhù)燃燒室進(jìn)氣壓力的降低，其機油耗量呈明顯上升的趨勢。柴油機在工作時(shí)，汽缸壁上的機油在活塞（環(huán)）“泵油效應”以及強大壓力差作用下，通過(guò)活塞與缸壁，活塞環(huán)與環(huán)槽之間的間隙被泵入燃燒室，造成機油消耗量劇增。

 

圖7  柴油機機油揮發(fā)性與消耗的關(guān)系

圖8  柴油機進(jìn)氣壓力與機油消耗的關(guān)系曲線(xiàn)圖

 

4、汽缸套熱變形

      在形狀精確的氣缸里，機油可由活塞和活塞壞加以控制。但是，如果氣缸有了錐度和失圓度，油控就變得很閑難了。造成氣缸變形的原因除了磨損外，還有熱分布不均（如圖9所示）或鏜缸體時(shí)未將軸承蓋擰緊到位。柴油機運轉時(shí)，當汽缸熱變形超過(guò)某一限度時(shí)，活塞、活塞環(huán)便不能充分適應氣缸的變形量，在局部會(huì )出現較大上油的通路。同時(shí)，局部的熱變形還會(huì )引發(fā)活塞環(huán)在高速滑動(dòng)的過(guò)程中出現不規則的扭曲變形以及懸浮和顫振現象，造成大量機油竄入燃燒室。

5、轉速及運轉模式變化

      試驗表明，隨著(zhù)轉速的增高，機油耗量明顯上升(如圖10所示)。

      因為活塞、活塞環(huán)在與汽缸作相對高速滑動(dòng)時(shí)，其溫度會(huì )驟升，從而導致活塞環(huán)的彈力及氣密性下降；同時(shí)，高速滑動(dòng)的刮油環(huán)，由于慣性的作用，其控制機油上竄的機能將明顯下降；而且高速滑動(dòng)的活塞環(huán)還會(huì )出現異常的“顫振”和“懸浮’現象。
另外，不同的運轉模式，機油消耗量也有較大差異。如柴油機啟動(dòng)、停機頻繁；反復多次加減速以及經(jīng)常在發(fā)動(dòng)機制動(dòng)狀態(tài)下運轉時(shí)，其機油耗量將比穩定轉速下的消耗量增加10%--30%。

 

圖9  柴油機運行時(shí)缸套溫度分布圖

圖10  柴油機轉速與機油耗量關(guān)系曲線(xiàn)圖

 

6、活塞、活塞環(huán)與缸壁的配合間隙

      當汽缸壁與活塞第一道環(huán)壁的磨損量超過(guò)正常間隙的20％時(shí)，其機油的耗量將增加2倍以上（如圖11所示），而與活塞環(huán)徑向磨損的3次方成正比。

      造成汽缸壁和活塞環(huán)組磨損的主要原因有：高的滑動(dòng)速度和加速度（滑動(dòng)速度一般為：7～16ｍ/s;加速度為12000～15000ｍ/s2）；柴油機負荷和較高的燃燒壓力（使活塞環(huán)與缸壁間，活塞側面與缸套間以及環(huán)與環(huán)槽間承受很高不均衡的壓力。如圖12所示）；機油粘度、汽缸壁溫度以及燃料的品質(zhì)等。尤其是汽缸上部、第一道壓縮環(huán)及活塞環(huán)壁，因潤滑條件惡劣，再加上受到爆發(fā)沖程高溫高壓氣流的沖擊，以及使用操作不當等因素的影響，約有40％左右的柴油機在磨合運轉期間，均發(fā)現有不同程度的異常磨損現象

 

圖11  柴油機缸壁、活塞環(huán)壁間隙與機油耗量關(guān)系曲線(xiàn)圖

圖12  柴油機活塞環(huán)上的壓力分布情況

 

7、密封墊失效和外部滲漏

      當發(fā)現柴油發(fā)電機機油消耗過(guò)多時(shí)，應首先檢查機體和齒輪室蓋、后蓋、蓋罩等連接處是否有漏油現象。如漏油，應注意觀(guān)察各連接部位的密封墊是否完整，要對損壞的密封墊進(jìn)行更換。若密封墊完整，應撿查各部位的連接螺絲是否松動(dòng)。對松動(dòng)的螺栓用扳手上到規定扭力即可。

      氣缸蓋密封墊，是安裝在氣缸體和氣缸蓋之間的彈性密封元件。由于缸體和缸蓋之間不可能絕對平整，因此，就需要有氣缸蓋密封墊來(lái)防止高壓氣體、潤滑油及冷卻水從它們之間的空隙竄出，保證結合面處有良好的密封性。氣缸體上鉆有一個(gè)潤滑油道，它延伸到氣缸蓋上，將機油引到搖臂。若氣缸蓋墊不能將此部位很好地密封，機油就會(huì )進(jìn)入氣缸或柴油發(fā)電機冷卻液中。如在冷卻液中發(fā)現機油，或者靠近缸體油道的火花塞不斷地被機油污染，即表明內部存在漏油問(wèn)題，則此氣缸蓋墊需要更換。

8、磨損造成的消耗

（1）正常磨損消耗

      柴油發(fā)電機長(cháng)期使用形成的正常磨損，或因保養不當形成的非正常磨損，均會(huì )使柴油機的缸套形成縱行拉痕，缸徑、活塞側間隙超出規定值，使活塞環(huán)的撐力相應減小，出現刮油不凈現象?；蛞蛴铜h(huán)內的內撐扭曲簧斷開(kāi)在油環(huán)的開(kāi)口位置，致使刮油不凈而參與燃燒，造成機油嚴重消耗癥狀，表現為柴油機起動(dòng)困難，排氣管有明顯的藍煙冒出，呼吸器噴油嚴重。再者，活塞本應向上的一側，在裝配時(shí)因方向倒置使燃燒室形成倒置狀態(tài)，雖不會(huì )影響柴油發(fā)電機的起動(dòng)，但機油的損耗會(huì )相當嚴重，每天油耗在0.5公斤左右。

（2）異常磨損消耗

      氣缸中存有過(guò)多或過(guò)大的磨損時(shí)會(huì )引起氣缸嚴重的磨料磨損；柴油發(fā)電機由于長(cháng)期處于高溫高負荷運轉，氣缸和活塞環(huán)之間會(huì )發(fā)生異常的黏著(zhù)磨損；柴油發(fā)電機經(jīng)常低溫運轉，又會(huì )導致氣缸異常的腐蝕磨損；氣缸和活塞中心線(xiàn)不重合時(shí)，會(huì )導致活塞偏缸，使氣缸和活塞偏磨。這些都會(huì )使竄入燃燒室而被燃燒的機油量大大增加。通過(guò)檢查柴油發(fā)電機氣缸壓力，可判斷氣缸的密封性。若氣缸壓力不足，而在向活塞周?chē)尤霗C油后，缸壓明顯升高，即可斷定氣缸漏氣，這可能是氣缸和活塞異常磨損引起，此時(shí)應打開(kāi)缸蓋視情處理。如確實(shí)為氣缸和活塞異常磨損，在對氣缸進(jìn)行鏜削、磨削或更換缸套后，還應找出引起異常磨損的原因。

9、油底殼的油位過(guò)高

     機油加多后，多余的潤滑油會(huì )被帶入燃燒室燃燒，導致油耗過(guò)大。應排出多余的潤滑油，使其儲油量在標準范圍內。

注意事項：檢查油面時(shí)，應特別注意油尺規格要與原廠(chǎng)要求相符。

10、活塞環(huán)錯裝

      柴油發(fā)電機使用的氣環(huán)種類(lèi)較多，就其斷面形狀來(lái)分，常用的有平氣環(huán)、錐面環(huán)、扭曲環(huán)、扭曲錐面環(huán)、反扭曲錐面環(huán)、扭曲刮油環(huán)、桶面環(huán)及大力岸環(huán)等。安裝新環(huán)時(shí)，除平環(huán)和桶面環(huán)外，都有裝配方向要求，如錐面環(huán)標有“0”或“頂”記號的一面朝上，扭曲環(huán)外圓切口一面朝下、內圓切口一面朝上等。安裝使用過(guò)的平環(huán)或桶面環(huán)時(shí)，應按原裝配方向裝回。保修過(guò)程中如不按規定裝環(huán)，會(huì )使氣環(huán)的泵油作用加強，導致燒機油現象嚴重?，F代柴油發(fā)電機多使用組合式油環(huán)，它一般由油環(huán)和襯簧組成。安裝時(shí)襯簧應小心地對接，一些修理工為圖安裝方便，將襯簧剪去一些，甚至有時(shí)干脆不裝襯簧，襯簧張力降低后，就不能使活塞環(huán)以足夠的壓力壓到氣缸上。

 

三、解決機油消耗大的措施

      以康明斯KTA50-G3型柴油機為例，該機型屬于四沖程、16缸V型排列、廢氣渦輪增壓、帶中冷器、直噴式柴油機。該機采用濕式油底殼帶有進(jìn)氣閥座潤滑的壓力循環(huán)潤滑系統。進(jìn)氣閥座潤滑系統是利用機油計量泵定量地把機油供給中冷器空氣出口中的噴嘴，機油通過(guò)噴嘴與增壓空氣相混合后經(jīng)進(jìn)氣閥進(jìn)入燃燒室，而空氣中的機油會(huì )吸附在進(jìn)氣閥及閥座上對其進(jìn)行潤滑以減少點(diǎn)蝕。

1、改進(jìn)設計、制造工藝

（1）提高缸套壁厚制造的均勻性；選用耐磨性好、熱穩定性能優(yōu)良的材料（如鉻硅鑄鐵、鎳鑄鐵、 鋁硅合金）等，以提高缸套抗熱變形能力和耐磨性。

（2）嚴格控制缸套內壁的粗糙度和鏜磨質(zhì)量，采用激光處理工藝對內表面強化處理等以提高柴油 機初期運轉時(shí)的磨合性，減少磨損．

（3）在保證柴油機正常工作的條件下，盡量減少活塞頂端環(huán)岸與缸壁間的間隙；活塞環(huán)槽內鑲套 或鍍鉻；選用雙層涂鍍環(huán)及性能優(yōu)良的填充環(huán)等，以提高在磨合運轉期活塞（環(huán)）對氣缸的良好的順 應性和磨合性。

（4）適當提高空氣濾清器的容量；合理布局和設計進(jìn)排氣道；采用增壓技術(shù)等，以提進(jìn)氣壓力。

2、加強使用、維護和保養工作

（1）新機在磨合運轉期內，禁止長(cháng)時(shí)間在負荷猛增猛減以及高速狀態(tài)下工作；冬季啟動(dòng)時(shí)應做好 預熱和保溫工作，并盡量減少冷啟動(dòng)和拖啟動(dòng)次數。

（2）避免在高溫、高速、大負荷狀態(tài)下過(guò)頻熄火以及在高速下長(cháng)時(shí)間運轉。

（3）認真做好對曲軸箱通風(fēng)裝置、廢氣循環(huán)系統以及各種濾清器的清洗和濾芯的更換工作。

（4）加強對汽缸墊、氣門(mén)密封圈、氣門(mén)間隙以及噴油器等機件的密封性檢查和維護工作， 使其保持良好的技術(shù)狀態(tài)。

（5）及時(shí)做好對曲軸、連桿軸瓦技術(shù)狀況的檢查和調整工作。

3、提高裝配、維修質(zhì)量

（1）合理選配缸套與缸體間的過(guò)盈量及正確的裝配方法，防止產(chǎn)生應力集中和發(fā)生永久變形；并 切實(shí)做好活塞與汽缸間隙的選配和調整工作。

（2）正確選配和組裝活塞環(huán)，活塞環(huán)端口禁止隨意的往復壓縮和擴張，以防產(chǎn)生軸向扭曲和永久 的變形；活塞環(huán)的“三隙”必須符合規定要求；裝配時(shí)，必須用專(zhuān)用工具，防止因裝入方法不當，產(chǎn) 生變形、扭曲、應力集中以及損傷等。同時(shí)，應確保安裝順序及方向的正確性。

（3）提高連桿軸承和主軸承的裝配質(zhì)量，使其保持良好的接觸面積和配合間隙；并作好對氣門(mén)密封圈、氣門(mén)閥座的密封性檢查和調配工作。

（4）加強柴油機裝配后的冷磨和熱試，并認真作好拆檢，調試和清洗工作。

4、合理選用和加注機油

      不同質(zhì)量、粘度等級的機油，其添加劑的成份、類(lèi)型以及粘溫特性等性能有較大的差異。所以， 在選用時(shí)必須根據柴油機的性能、結構、工況以及運行條件等因素合理選用。

（1）一般新機（大修后）、技術(shù)狀態(tài)良好的柴油機，在保證正常潤滑的條件下，應優(yōu)先選用粘溫特 性好、品質(zhì)高、清洗能力強的中高檔的多級機油。反之，機油的粘度可適當提高一些。

（2）不同質(zhì)量、粘度等級及不同使用類(lèi)型的機油禁止混用；加注前一般應不少于48h的沉淀；同 時(shí)，加注時(shí)應嚴格控制其數量，防止油平面過(guò)高。

（3）定期檢查曲軸箱內機油的數質(zhì)量，并做好定期更換。禁止在機油已經(jīng)變質(zhì)的情況下，直接將 新油注入曲軸箱。

（4）加注的場(chǎng)所必須無(wú)污染、無(wú)風(fēng)沙；器皿必須干凈、衛生；防止水、塵埃等污染物混入。

 

總結：

      柴油發(fā)電機結構、系統復雜，各結構、系統相互影響，若某部件或系統出現異常，勢必影響其它部件或系統，乃至影響整臺柴油發(fā)電機的運行，如因中冷器堵塞引起的冷卻水溫度偏高，進(jìn)而引發(fā)缸套潤滑不良而造成缸套磨損，最終導致機油消耗量過(guò)高的故障。本文針對康明斯柴油發(fā)電機機油消耗量過(guò)高的原因進(jìn)行了系統分析，找出直接原因提出了全面有效的排除方法，對排除此類(lèi)故障具有一定的參考和借鑒意義。

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