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故障檢修與技術(shù)維護 |
康明斯柴油發(fā)電機氣缸墊沖壞和燒毀的原因 |
摘要：氣缸墊是康明斯柴油發(fā)電機中非常重要的密封件，其作用是在缸蓋螺栓預緊力的作用下，實(shí)現燃燒室、潤滑油道以及冷卻液通道的可靠密封。渦流室式燃燒室由渦流室狃主燃燒室組成，燃燒室位于氣缸蓋上，占總壓縮面積的50-80%，有切向通道與主燃燒室相通。在壓縮行程時(shí)，壓入渦流室內的空氣產(chǎn)生強烈的渦流運動(dòng)，促使噴入其中的燃料與空氣混合。著(zhù)火后混合物流入燃燒室，形成二次流動(dòng)，進(jìn)一步與主燃燒室內的空氣混合燃燒。發(fā)動(dòng)機在工作過(guò)程中，為了使渦流室式的燃燒室孔周邊的面壓盡可能的合理分布，所以氣缸墊相對于渦流室處的受壓面積也要增大，進(jìn)而能實(shí)現燃燒室孔周邊密封面壓分布合理的密封效果。
一、汽缸墊損壞的原因分析
氣缸墊是保證發(fā)動(dòng)機燃燒室密封的重要零件，又是一種易損件，一旦氣缸墊損壞，發(fā)動(dòng)機將無(wú)法正常工作。
1、故障現象
氣缸墊燒穿是發(fā)動(dòng)機的一種常見(jiàn)故障，其主要癥狀是：
（1）發(fā)動(dòng)機轉速不能提高，柴油發(fā)電機組運行無(wú)力。
（2）發(fā)動(dòng)機運轉有振抖和“缺缸”現象。
（3）空載時(shí)排氣管發(fā)出短促的“突突”異響，甚至有“回火”現象，而在加載時(shí)“突突”異響減輕，運轉聲變得沉悶。
2、主要原因
在柴油發(fā)動(dòng)機工作時(shí)，如聽(tīng)到汽缸周?chē)?ldquo;啪、啪”的排氣聲，或聽(tīng)到散熱器內有“鼓、鼓”的冒氣聲，或檢查汽缸壓縮壓力時(shí)相鄰2汽缸的壓力都很低，均表明汽缸墊已損壞。導致柴油發(fā)動(dòng)機汽缸墊損壞的原因有：
① 如圖1所示。汽缸蓋螺栓或螺母擰緊力矩不均勻，或氣門(mén)室蓋變形，致使汽缸墊沒(méi)有完全貼合在氣門(mén)室蓋與汽缸體的結合面上。
② 柴油發(fā)動(dòng)機供油提前角過(guò)大，備燃期較長(cháng)，在汽缸內積聚并完成燃燒準備的柴油較多，導致燃燒開(kāi)始后汽缸壓力急劇升高，使柴油發(fā)動(dòng)機工作粗暴而沖壞汽缸墊。
③ 汽缸墊質(zhì)量不良，破裂或厚薄不均勻，特別是燃燒室周?chē)癖〔痪鶆驎r(shí)，極易使汽缸墊沖壞。標準型氣缸墊如圖2所示
3、氣缸墊失效的快速診斷
為了確定氣缸墊失效的具體部位，可以采取以下幾種方法：
（1）搖車(chē)檢查。
用盤(pán)車(chē)裝置搖轉曲軸，若感覺(jué)忽輕忽重，某些氣缸似乎沒(méi)有壓縮力，可以拆下相鄰的兩個(gè)噴油器，把薄紙片剪成圓形，再用潤滑脂粘貼在噴油器安裝孔外，然后再搖車(chē)，如果兩個(gè)薄紙片同時(shí)被吹動(dòng)，說(shuō)明氣缸墊在這兩個(gè)氣缸之間被燒穿。
（2）從排氣管檢查。
檢查排氣管是否有水排出，若有水珠或水汽排出，說(shuō)明氣缸墊在氣缸口與水套孔之間燒穿，造成氣缸與水套溝通，冷卻水由此進(jìn)入氣缸（此時(shí)發(fā)動(dòng)機有“缺缸”的表現），部分水分經(jīng)過(guò)蒸發(fā)進(jìn)入排氣歧管。
（3）從散熱器口檢查。
打開(kāi)散熱器蓋，加滿(mǎn)冷卻水，讓發(fā)動(dòng)機保持中速運轉，然后觀(guān)察散熱器口，如果有氣泡不斷地涌到水面，在排除氣缸套破裂的可能性后，則可以推定氣缸墊在氣缸口與水套孔之間被燒穿，燃燒室的氣體進(jìn)人水套。上竄的氣泡越多，說(shuō)明氣缸墊燒蝕越嚴重。
（4）拔出機油標尺檢查。
若機油標尺上的機油含有水珠，說(shuō)明氣缸墊在氣缸口與水套孔之間燒穿，部分冷卻水由此進(jìn)入氣缸，并且經(jīng)過(guò)活塞環(huán)進(jìn)入油底殼，因此機油標尺上的機油含有水珠。
（5）涂油檢查。
在氣缸蓋與氣缸體的結合部位（即氣缸墊周?chē)┩磕櫥?，讓發(fā)動(dòng)機運轉，如果在氣缸墊周?chē)悬S色的泡沫冒出，甚至發(fā)出“哧哧”聲，說(shuō)明氣缸墊已經(jīng)燒穿。
（6）測量氣缸的壓縮壓力。
如果測量結果表明某相鄰兩缸的氣缸壓力特別低，說(shuō)明氣缸墊在兩缸相鄰處燒損，導致相鄰兩個(gè)氣缸之間竄氣。
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圖1 柴油機搖臂室蓋螺釘未擰緊 |
圖2 全新標準型氣缸墊示意圖 |
二、汽缸墊損壞后危害
汽缸墊的功能是持久、可靠地保持氣門(mén)室蓋與汽缸體接合面的密封。它必須嚴格密封汽缸內所產(chǎn)生的高溫、高壓氣體，必須密封貫穿汽缸墊、具有一定壓力和流速的冷卻液以及機油，并能經(jīng)受住冷卻液、廢氣和機油的腐蝕。汽缸墊損壞后，常出現下列現象：
① 氣門(mén)室蓋與汽缸體接合處有局部漏氣現象，特別是排氣管口附近常會(huì )出現此情況。
② 發(fā)動(dòng)機工作時(shí)，散熱器水箱口處有氣泡溢出。
③ 水箱冷卻液中的表層浮有一層機油。（當汽缸墊在水道和油道中間地方燒壞后，因機油壓力比冷卻液的壓力大，就會(huì )有機油從油道通過(guò)汽缸墊燒壞的地方竄入水道而進(jìn)入水箱。
④ 發(fā)動(dòng)機動(dòng)力下降，嚴重時(shí)發(fā)動(dòng)機將難以啟動(dòng)。
⑤ 氣門(mén)室蓋螺栓孔和螺栓上產(chǎn)生積炭。如汽缸墊在汽缸口和氣門(mén)室蓋螺栓孔的地方燒壞，將出現此種現象。
三、汽缸墊損壞后的更換與處理
1、氣缸墊更換步驟
汽缸墊損壞后，汽缸密封不嚴，發(fā)動(dòng)機的動(dòng)力性能和經(jīng)濟性都將大幅度下降，因此，汽缸墊損壞后應及時(shí)予以更換。
① 更換汽缸墊應在冷車(chē)時(shí)進(jìn)行，先按規范要求拆下氣門(mén)室蓋，取下舊汽缸墊。
② 將新汽缸墊、氣門(mén)室蓋、汽缸體結合面清潔干凈，如圖3所示。
③ 安裝新汽缸墊時(shí)，注意對正各水孔、油孔和定位銷(xiāo)的位置，將汽缸墊有記號的一面朝上。如果汽缸墊上無(wú)記號，則光滑面應朝向汽缸體。
④ 按規定順序和扭矩，分次將氣門(mén)室蓋螺栓和螺母擰緊。
2、汽缸墊損壞后的應急處理
在柴油發(fā)電機組運行中遇到汽缸墊損壞而又沒(méi)有配件的情況時(shí)，可以采取以下幾種應急處理方法：
① 如果發(fā)現損壞處是一道小口，可以用鋁鉑（香煙盒內的包裝鋁紙或廢舊電容器內的鋁紙）或石棉線(xiàn)填補損壞處，然后將鋁鉑平整敲實(shí)。
② 如果損壞面積較大，可用1塊與損壞部位的形狀和厚度相當的干牛皮（可取自皮腰帶或皮夾）填壓在損壞處。
③ 如果汽缸體上平面或氣門(mén)室蓋下平面有了凹坑，可將石棉線(xiàn)或鋁紙輕輕地敲壓在凹坑內，然后將其鏟平。
④ 如果損壞處是在2汽缸之間，需將石棉線(xiàn)或鋁紙用銅皮包好后敲壓在損壞處。
⑤ 對有些雖然漏氣但并沒(méi)有破損的汽缸墊，可以將汽缸墊在火焰上均勻地烘烤一下，這樣加熱使石棉紙復原后再裝回到發(fā)動(dòng)機上，就不再漏氣了。
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圖3 清潔柴油機缸蓋與密封墊結合面 |
圖4 柴油機氣門(mén)室蓋螺釘擰緊順序 |
四、氣缸墊處理案例
1、現象
水溫突然升高，運轉沉悶，動(dòng)力下降，冷卻水消耗過(guò)快，排氣管有白煙排出，用手接近排氣管消音器出口處，發(fā)現手上有水珠，加速時(shí)散熱器加水口有水泡或冷卻水外竄，散熱器加水口處有水銹痕跡，怠速時(shí)，排出的廢氣呈淡黃色，曲軸箱油面升高，潤滑油乳化現象嚴重，嚴重時(shí)有大量的冷卻水進(jìn)入氣缸，無(wú)法起動(dòng)。
2、判斷
（1）拔出油尺，觀(guān)察潤滑油油面是否升高，潤滑油中是否有水，潤滑油顏色是否發(fā)白。
（2）將散熱器加滿(mǎn)水，突然加速柴油發(fā)電機。若散熱器加水口有水泡或冷卻水外竄，則說(shuō)明氣缸墊燒損。
（3）拆下進(jìn)氣管，用棉紗等物堵塞各缸進(jìn)氣口，加速的同時(shí)散熱器加水口處水泡或冷卻水外竄會(huì )減弱或消失，則進(jìn)一步證明此氣缸墊已燒損。
3、原因分析
（1）柴油發(fā)電機經(jīng)常超負荷工作，由于氣缸內的局部壓力和溫度過(guò)高，容易“沖缸墊”。柴油發(fā)電機操作使用方法不當，如經(jīng)?？肇摵杉奔铀?，高溫頻繁熄火等。
（2）康明斯柴油發(fā)電機供油過(guò)早，導致工作粗暴而“沖缸墊”。
（3）氣缸體及氣缸蓋因高溫而變形，造成相鄰氣缸互相竄氣，嚴重時(shí)容易燒壞氣缸墊。
（4）氣缸蓋螺栓緊度不一致，不是按照一定順序分幾次擰緊或轉矩不符合規定，引起變形，造成氣缸墊損壞。
（5）氣缸墊自身質(zhì)量較差，氣缸墊包邊不緊，或者銅皮內的石棉鋪置不均勻，特別是燃燒室周?chē)帥](méi)有鋪置均勻時(shí)，最易沖壞氣缸墊。
總結：
在更換汽缸墊時(shí)，一定要地按技術(shù)標準的拆卸氣門(mén)室蓋及附屬零部件，仔細檢查各零部件的情況，安裝汽缸墊應按照機廠(chǎng)家規定的順序、扭緊力矩及扭緊方法去緊固缸蓋螺栓。只有這樣高質(zhì)量的維修方法，才能避免汽缸墊再次燒蝕或沖壞。
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