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柴油機(jī)氣缸下竄氣的原因及排除方法
發(fā)布時間:2024-04-22 00:09:48  ▏閱讀:

 

故障檢修與技術(shù)維護(hù)

柴油機(jī)下竄氣的原因及排除方法

 

摘要:柴油機(jī)工作時的動力來源于燃油燃燒爆發(fā),在燃燒室產(chǎn)生高溫氣體,推動活塞移動,從而將熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。燃燒室的密封程度越高,能的轉(zhuǎn)換效率就越高。康明斯發(fā)電機(jī)組銷售市場中有用戶反映,柴油機(jī)在工作中出現(xiàn)氣缸下竄氣現(xiàn)象,在機(jī)油注入口明顯感覺有熱氣噴出,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(xiàn)象原因分析

 

      柴油機(jī)產(chǎn)生“下竄氣”主要是由于氣缸套、活塞、活塞環(huán)的質(zhì)量問題造成的,下面我們針對柴油機(jī)工作中活塞組件密封不嚴(yán),導(dǎo)致高溫氣體下竄,功率下降的問題進(jìn)行了原因分析。

1、氣缸套

(1)氣缸套內(nèi)圓失圓

      氣缸套內(nèi)圓失圓,使活塞環(huán)外圓沒有與缸套整圓貼合,存在間隙,使燃?xì)鈴拈g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(jī)理與氣缸套內(nèi)圓失圓相同,但不是由于缸套本身的質(zhì)量問題造成的,分析有以下兩點(diǎn):

① 由于機(jī)體的鑲缸套孔圓柱度差,將缸套擠扁,特別是干式缸套;

② 機(jī)體上的缸蓋螺紋孔歪斜,擰緊螺栓后,產(chǎn)生應(yīng)力,將缸套擠變形。

2、活塞

(1)活塞環(huán)槽寬度過大,使其與活塞環(huán)間的側(cè)隙變大,活塞上下運(yùn)行時,活塞環(huán)也上下移動,換向的過程中產(chǎn)生竄氣,如圖2(a)所示。

(2)活塞環(huán)槽側(cè)面相對軸線的垂直度超差,使活塞環(huán)槽下側(cè)面沒有與活塞環(huán)側(cè)面完全貼合,造成密封不嚴(yán),產(chǎn)生竄氣,如圖2(b)所示。這種情況下拆機(jī)可發(fā)現(xiàn)活塞環(huán)槽側(cè)面局部有一條因活塞環(huán)內(nèi)側(cè)撞擊出的一條圓弧線。

(3)活塞環(huán)槽側(cè)面波紋度過大或粗糙度Ra值過大,側(cè)面微觀凹凸不平,與活塞環(huán)側(cè)面貼合不嚴(yán)密,產(chǎn)生竄氣(,如圖3所示。這種情況下拆機(jī)可發(fā)現(xiàn)活塞環(huán)槽側(cè)面的磨合點(diǎn)出現(xiàn)時斷時續(xù)現(xiàn)象。

(4)活塞環(huán)岸外側(cè)倒角過大,使側(cè)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)在與活塞裝配時開口間隙沒有錯開,軸向處于同一位置,燃?xì)鈴拈_口間隙竄出,如圖4所示。

(2)活塞環(huán)產(chǎn)生扭曲,側(cè)面沒有與活塞環(huán)槽側(cè)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(nèi)圓的壓緊力小,貼合不緊密,產(chǎn)生竄氣。

(4)活塞環(huán)側(cè)面波紋度過大或粗糙度Ra值過大,這一原因的竄氣機(jī)理與(2)、(3)類同。

 

缸套與活塞環(huán)間隙竄氣現(xiàn)象.png

圖1  缸套與活塞環(huán)間隙竄氣現(xiàn)象

活塞環(huán)槽竄氣部位示意圖.png

圖2  活塞環(huán)槽竄氣部位示意圖

活塞環(huán)槽側(cè)面密封不嚴(yán)造成竄氣現(xiàn)象.png

圖3  活塞環(huán)槽側(cè)面密封不嚴(yán)造成竄氣現(xiàn)象

活塞環(huán)槽開口間隙竄氣現(xiàn)象.png

圖4  活塞環(huán)槽開口間隙竄氣現(xiàn)象

 

二、柴油機(jī)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(dǎo)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,一部分氣體就會跑到曲軸箱里,我們把這種現(xiàn)象叫做“竄氣”,如圖5所示。其中,圖6是柴油機(jī)臺架試驗(yàn)特性區(qū)間,橫坐標(biāo)為柴油機(jī)轉(zhuǎn)速,縱坐標(biāo)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、氣缸襯墊的綜合情況,各缸壓力差不超過其平均值的10%。當(dāng)氣缸壓力降低時,為了查明其降低原因,可用少量新鮮機(jī)油從火花塞孔注入氣缸內(nèi),再重新測量壓力;還可用檢查進(jìn)氣歧管真空度等方法來判斷柴油機(jī)的漏氣故障。在此基礎(chǔ)上分析故障產(chǎn)生的原因,然后對癥下藥,予以排除;同時采取有效的措施進(jìn)行預(yù)防,以杜絕此類故障的發(fā)生。

2、檢查空氣濾清器效果

      查看濾芯有無破損,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(xiàn)象,由此難免引起竄氣。另外氣門與導(dǎo)管磨損松曠、配合間隙超限,部分氣體也會由此間隙竄出氣門室罩。

3、檢測曲軸箱的漏氣量

      氣缸向曲軸箱內(nèi)漏氣,又可稱為曲軸箱竄氣。曲軸箱竄氣量可以用曲軸箱竄氣量測試儀來檢查。根據(jù)曲軸箱竄氣量的多少來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(jī)走熱規(guī)范內(nèi),并在全負(fù)荷,曲軸在最大扭矩的相應(yīng)轉(zhuǎn)速時測試,新車或大修后的柴油機(jī)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(jī)油加注口和曲軸箱強(qiáng)制通風(fēng)閥。顯然,曲軸箱竄氣量與柴油機(jī)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,柴油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)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(qiáng)制通風(fēng)裝置),并將曲軸箱入口處的壓力調(diào)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(jī)曲軸箱竄氣量還與柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速和外部負(fù)荷有關(guān),特別是負(fù)荷對曲軸箱竄氣量影響最大。

(2)就車檢測曲軸箱竄氣量時,一般是在底盤測功試驗(yàn)臺上進(jìn)行加載,而柴油機(jī)轉(zhuǎn)速控制在1000~1600 r/min范圍內(nèi)。

(3)測量時一般應(yīng)加載。使柴油機(jī)在1000 r/min下運(yùn)轉(zhuǎn),記錄氣體流量計每分鐘流量讀數(shù)。柴油機(jī)加載可以在測功試驗(yàn)臺上進(jìn)行。

 

 柴油機(jī)竄氣現(xiàn)象示意圖.png

圖5  柴油機(jī)竄氣現(xiàn)象示意圖

 柴油機(jī)竄氣量特性分布圖.png

圖6  柴油機(jī)竄氣量特性分布圖

三、解決“竄氣”故障的方法

 

      柴油機(jī)下竄氣是一個綜合故障,是柴油機(jī)的常見故障之一。柴油機(jī)竄氣是在做功過程中,氣缸內(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。它的產(chǎn)生和發(fā)展嚴(yán)重威脅著柴油機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn),輕則降低柴油機(jī)輸出功率,浪費(fèi)能源,重則損壞機(jī)件,釀成事故。針對氣缸竄氣的問題,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,不過要按照規(guī)定順序進(jìn)行,不能顛倒。將活塞環(huán)或密封圈拆卸下來后,進(jìn)行相應(yīng)地檢查,同時對缸蓋等進(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(jī)構(gòu)

      如果氣缸壓力不足或氣缸配合不當(dāng),維修方法如下:

(1)及時清洗或更換空氣濾芯。

(2)調(diào)整或更換活塞環(huán)。

(3)更換汽缸套和汽缸墊。

(4)調(diào)整或更換氣門彈簧。

(5)更換密封圈。

(6)檢修或更換氣門和氣門座。

(7)調(diào)整氣門間隙。

3、解決漏氣故障

      當(dāng)發(fā)生氣門漏氣時,應(yīng)檢驗(yàn)氣門桿是否彎曲,氣門彈簧是否拉壞,氣門間隙是否適當(dāng),氣門各組件是否安裝正確,損壞的部件能修復(fù)的修復(fù),不能修復(fù)的更換。如氣門頭與氣門座的接觸面接觸不良,可進(jìn)行研磨修復(fù)。

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(qiáng)“三濾”的維護(hù)

      資料表明,lg灰塵進(jìn)入氣缸內(nèi),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(jī)氣缸吸入30~40g灰塵,就會使氣缸壁、活塞、活塞環(huán)磨損過多,環(huán)與缸壁之間的間隙增大。為減少磨料磨損,應(yīng)定期強(qiáng)制維護(hù)空氣濾清器、機(jī)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(jié):

      通過以上分析可知,柴油機(jī)產(chǎn)生“下竄氣”是由于氣缸套、活塞、活塞環(huán)、機(jī)體本身存在質(zhì)量問題和裝配中的質(zhì)量問題產(chǎn)生的。分析出柴油機(jī)竄氣原因有利于我們有的放矢的開展改進(jìn)工作,提出糾正預(yù)防措施,提高柴油機(jī)的整機(jī)性能。


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