故障檢修與技術(shù)維護(hù)

康明斯柴油發(fā)電機(jī)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(jī)中非常重要的密封件，其作用是在缸蓋螺栓預(yù)緊力的作用下，實(shí)現(xiàn)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(nèi)的空氣產(chǎn)生強(qiáng)烈的渦流運(yùn)動(dòng)，促使噴入其中的燃料與空氣混合。著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(nèi)的空氣混合燃燒。發(fā)動(dòng)機(jī)在工作過程中，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(duì)于渦流室處的受壓面積也要增大，進(jìn)而能實(shí)現(xiàn)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(jī)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(jī)將無法正常工作。

1、故障現(xiàn)象

      氣缸墊燒穿是發(fā)動(dòng)機(jī)的一種常見故障，其主要癥狀是：

（1）發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速不能提高，柴油發(fā)電機(jī)組運(yùn)行無力。

（2）發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)有振抖和“缺缸”現(xiàn)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(xiàn)象，而在加載時(shí)“突突”異響減輕，運(yùn)轉(zhuǎn)聲變得沉悶。

2、主要原因

      在柴油發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，如聽到汽缸周圍有“啪、啪”的排氣聲，或聽到散熱器內(nèi)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(dǎo)致柴油發(fā)動(dòng)機(jī)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，或氣門室蓋變形，致使汽缸墊沒有完全貼合在氣門室蓋與汽缸體的結(jié)合面上。

② 柴油發(fā)動(dòng)機(jī)供油提前角過大，備燃期較長，在汽缸內(nèi)積聚并完成燃燒準(zhǔn)備的柴油較多，導(dǎo)致燃燒開始后汽缸壓力急劇升高，使柴油發(fā)動(dòng)機(jī)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，特別是燃燒室周圍厚薄不均勻時(shí)，極易使汽缸墊沖壞。標(biāo)準(zhǔn)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）搖車檢查。

      用盤車裝置搖轉(zhuǎn)曲軸，若感覺忽輕忽重，某些氣缸似乎沒有壓縮力，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，如果兩個(gè)薄紙片同時(shí)被吹動(dòng)，說明氣缸墊在這兩個(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(jī)有“缺缸”的表現(xiàn)），部分水分經(jīng)過蒸發(fā)進(jìn)入排氣歧管。

（3）從散熱器口檢查。

      打開散熱器蓋，加滿冷卻水，讓發(fā)動(dòng)機(jī)保持中速運(yùn)轉(zhuǎn)，然后觀察散熱器口，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，說明氣缸墊燒蝕越嚴(yán)重。

（4）拔出機(jī)油標(biāo)尺檢查。

      若機(jī)油標(biāo)尺上的機(jī)油含有水珠，說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)過活塞環(huán)進(jìn)入油底殼，因此機(jī)油標(biāo)尺上的機(jī)油含有水珠。

（5）涂油檢查。

      在氣缸蓋與氣缸體的結(jié)合部位（即氣缸墊周圍）涂抹潤滑油，讓發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，如果在氣缸墊周圍有黃色的泡沫冒出，甚至發(fā)出“哧哧”聲，說明氣缸墊已經(jīng)燒穿。

（6）測(cè)量氣缸的壓縮壓力。

      如果測(cè)量結(jié)果表明某相鄰兩缸的氣缸壓力特別低，說明氣缸墊在兩缸相鄰處燒損，導(dǎo)致相鄰兩個(gè)氣缸之間竄氣。

 

圖1  柴油機(jī)搖臂室蓋螺釘未擰緊

圖2 全新標(biāo)準(zhǔn)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、可靠地保持氣門室蓋與汽缸體接合面的密封。它必須嚴(yán)格密封汽缸內(nèi)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(jī)油，并能經(jīng)受住冷卻液、廢氣和機(jī)油的腐蝕。汽缸墊損壞后，常出現(xiàn)下列現(xiàn)象：

① 氣門室蓋與汽缸體接合處有局部漏氣現(xiàn)象，特別是排氣管口附近常會(huì)出現(xiàn)此情況。

② 發(fā)動(dòng)機(jī)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(jī)油。（當(dāng)汽缸墊在水道和油道中間地方燒壞后，因機(jī)油壓力比冷卻液的壓力大，就會(huì)有機(jī)油從油道通過汽缸墊燒壞的地方竄入水道而進(jìn)入水箱。

④ 發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力下降，嚴(yán)重時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)將難以啟動(dòng)。

⑤ 氣門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室蓋螺栓孔的地方燒壞，將出現(xiàn)此種現(xiàn)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(yán)，發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性能和經(jīng)濟(jì)性都將大幅度下降，因此，汽缸墊損壞后應(yīng)及時(shí)予以更換。

① 更換汽缸墊應(yīng)在冷車時(shí)進(jìn)行，先按規(guī)范要求拆下氣門室蓋，取下舊汽缸墊。

② 將新汽缸墊、氣門室蓋、汽缸體結(jié)合面清潔干凈，如圖3所示。

③ 安裝新汽缸墊時(shí)，注意對(duì)正各水孔、油孔和定位銷的位置，將汽缸墊有記號(hào)的一面朝上。如果汽缸墊上無記號(hào)，則光滑面應(yīng)朝向汽缸體。

④ 按規(guī)定順序和扭矩，分次將氣門室蓋螺栓和螺母擰緊。

2、汽缸墊損壞后的應(yīng)急處理

      在柴油發(fā)電機(jī)組運(yùn)行中遇到汽缸墊損壞而又沒有配件的情況時(shí)，可以采取以下幾種應(yīng)急處理方法：

① 如果發(fā)現(xiàn)損壞處是一道小口，可以用鋁鉑（香煙盒內(nèi)的包裝鋁紙或廢舊電容器內(nèi)的鋁紙）或石棉線填補(bǔ)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(dāng)?shù)母膳Ｆぃ扇∽云ぱ鼛Щ蚱A）填壓在損壞處。

③ 如果汽缸體上平面或氣門室蓋下平面有了凹坑，可將石棉線或鋁紙輕輕地敲壓在凹坑內(nèi)，然后將其鏟平。

④ 如果損壞處是在2汽缸之間，需將石棉線或鋁紙用銅皮包好后敲壓在損壞處。

⑤ 對(duì)有些雖然漏氣但并沒有破損的汽缸墊，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(fù)原后再裝回到發(fā)動(dòng)機(jī)上，就不再漏氣了。

 

圖3  清潔柴油機(jī)缸蓋與密封墊結(jié)合面

圖4  柴油機(jī)氣門室蓋螺釘擰緊順序

 

四、氣缸墊處理案例

 

1、現(xiàn)象

      水溫突然升高，運(yùn)轉(zhuǎn)沉悶，動(dòng)力下降，冷卻水消耗過快，排氣管有白煙排出，用手接近排氣管消音器出口處，發(fā)現(xiàn)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(xiàn)象嚴(yán)重，嚴(yán)重時(shí)有大量的冷卻水進(jìn)入氣缸，無法起動(dòng)。

2、判斷

（1）拔出油尺，觀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）將散熱器加滿水，突然加速柴油發(fā)電機(jī)。若散熱器加水口有水泡或冷卻水外竄，則說明氣缸墊燒損。

（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(jī)經(jīng)常超負(fù)荷工作，由于氣缸內(nèi)的局部壓力和溫度過高，容易“沖缸墊”。柴油發(fā)電機(jī)操作使用方法不當(dāng)，如經(jīng)?？肇?fù)荷急加速，高溫頻繁熄火等。

（2）康明斯柴油發(fā)電機(jī)供油過早，導(dǎo)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(yán)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(zhuǎn)矩不符合規(guī)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(nèi)的石棉鋪置不均勻，特別是燃燒室周圍處沒有鋪置均勻時(shí)，最易沖壞氣缸墊。

 

總結(jié)：

       在更換汽缸墊時(shí)，一定要地按技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的拆卸氣門室蓋及附屬零部件，仔細(xì)檢查各零部件的情況，安裝汽缸墊應(yīng)按照機(jī)廠家規(guī)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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