柴油发电机窜气情形的缘由论述及其危害

摘要：通常而言，窜气情形的出现，表明燃烧室内的高温、高压混合燃油气已不能形成密封，轻者会造成柴油发电机烧机油、冒黑烟康明斯发电机图片、功率下降，重者则会增大机油盘压力，柴油发电机润滑迅速恶化，导致曲轴磨瓦、活塞拉缸等恶性故障。因此，认识、知晓和排除窜气问题对cummins用户来说意义非常重大。cummins公司在本文中发布了窜气对柴油发电机性能的不利危害的浅谈，探讨了柴油发电机各种窜气状况及其起因。

      发动机窜气是一个综合损坏，是发动机的易见损坏之一。发动机窜气是在做功程序中，气缸内发生的过热高压膨胀气体，一部分从非正常通道排出缸体外部的一种状况，如图1所示。它的产生和发展严重威胁着发动机的正常运转，轻者减小输出功率，浪费能源，重则故障机件酿成损坏。

      正常情形下，柴油发电机活塞和活塞环总成泄漏的气体应小于进气量的1%，当其窜气超过规定值时，将导致容量损失增大，燃油消耗率增加。

（1）因窜气温度高，而且混入进气的灰尘和氧化铝之类物质，除加速机件磨蚀外，使机油粘度增高，油色变黑。

（2）当窜气量增大时，由于气体难以冷却，往往使机油蒸发成白烟或油滴从废气管（机油盘呼吸管）处排出，如图2所示。

      由于产生窜气，活塞与活塞环温度升高，使环槽和环上的润滑油烧蚀而粘结。环失去弹力而卡滞或折断，由此故障增多。

      因为柴油机窜气，活塞和活塞环的温度升高，使环槽和环上的润滑油烧蚀粘结柴油发动机故障诊断软件，使活塞环失去弹性而卡死或折断，导致故障增加。而因润滑恶化和活塞环的粘结，不但致使汽缸和活塞及环磨耗增加，也加剧了其他相关部分的早期损伤和腐蚀。

      因油底壳压力增加，机油损失增大，增加了机油的消耗。

      废气中的二氧化硫遇水则生成亚硫酸，亚硫酸再遇到空气中的氧而生成硫酸，会腐蚀、故障发动机零件。

      新的发动机油底壳窜气量约为15～20L/min，而磨耗的发动机曲轴箱窜气量可高达80～130L/min，窜气路线所示，而不同负荷情况下窜气如图4所示。窜气量是对一定的工况而言，在确定的工况下，机油盘窜气量表示了汽缸活塞组的技术状况和磨损程度。实验表明，曲轴箱窜气量与发动机动力无劲和燃油消耗增加成线性关系。随柴油机工作窜气会越来越多必须排放出去否则会危害柴油机动力和损坏柴油机。曲轴箱窜气中含有不少有害成份，于是从很早以前各国家都规定柴油机窜气必须回收再燃烧，这才有了油底壳窜气管把窜气从进气道吸入燃烧室再燃烧后从排气管排出。

       这类窜气现状发生在气缸盖部分，主要包括气门与气门座的间隙泄漏、气门室窜气。

      一般状况下，气门与气门座、排烟门与气门导管这两组配合间隙因相对磨耗会逐渐增大，或汽缸盖的局部由于铸造缺点出现了裂纹等情形，致使气体通过间隙或裂纹进入气门室而导致窜气。此种情况下，应检查与气门相关的部件并进行针对性处置，如替换气门、气门座、气门导管，进行气缸盖补漏等。

      这类窜气现状可在机油盘加油口处观察到，应根据窜气的严重程度进行相应的原因诠释与排除。

      当柴油发电机的使用时间较长，这种窜气可判定为气缸套磨耗严重，活塞环已达到弹力极限，无法很好地封闭气缸内的气体，如图4所示；当柴油机刚检验过，原由可能在于活塞环选用不合理，致使与气缸套之间的间隙过量，或活塞环安装错误所致，应拆机检查并准确调整。

      这种窜气一般是由于活塞环断裂、卡死，造成密封效果迅速下降，气体从断环的缺口处或环与缸套的间隙处窜入油底壳。如图4所示。

      一般还带有少量机油，这种窜气通常是因严重缺水或断水而引起气缸内温度急剧升高，活塞与活塞环、缸套部分粘连，活塞大面积拉伤造成的。一旦产生这种状况，应立即熄火让柴油发电机自然冷却后再排查，切不可继续运行或加冷水降温，否则将造成活塞、缸套与活塞环抱死，酿成更大损坏。

      通常是由于汽缸垫老化，机体、缸盖腐蚀致使的缸盖和缸体之间的密封不严，导致压缩气体从间隙中窜到缸盖、机体周围的冷却液道、油道。这类窜气状况可分为两类：

① 缸体上表面或缸盖下表面上的凹坑与划痕、缸垫厚薄不均、铜皮划伤等微观弊端引起两者结合面产生了微观缝隙。

② 检验时，气缸垫与机体、缸盖接合部位未解决干净，夹杂了尘土、油泥等，造成接合部有微小缝隙。

④ 检测后，未进行二次紧固。无论怎生，气缸垫处窜气要及时查验处置，否则将造成严重的冲缸垫故障。

     上下窜气即油底壳加油口和气门罩处同时窜气。详细原由是气缸垫的油道口周围烧损而与气缸连通，高压气体通过油道窜出，上端窜入气门室，下端窜入曲轴箱。油道窜气会致使主轴、凸轮轴、摇臂轴润滑效果恶化，造成抱轴、烧瓦故障。应及时替换汽缸垫，解决油道窜气。

图3  发动机窜气路线  不同负荷状态下柴油机窜气路线  柴油机活塞环轻微窜气部位示意图

      首先选择汽缸压力表逐缸检查气缸压力，各缸压力差不超过其平均值的10%。当汽缸压力减少时，为了查明其减轻起因，可用少量新鲜机油从火花塞孔注人汽缸内，再重新测定压力。

      打开机油口的盖子，慢慢加油，若窜气严重，用肉眼就可以看出。若窜气不严重，可以用一张白纸，放在离机油口5厘米左右的地方，然后加油，若窜气、窜油，白纸上会有油迹，严重时油迹大。

      正常的柴油发电机在工作时排出的气体应是无色的。柴油发电机带负载运转时，排烟颜色通常为淡灰色，负荷略重时，则可为深灰色。如果排烟颜色为蓝色，说明机油窜入燃烧室，气缸内有机油燃烧柴油发电机故障灯图。若机油油面正常，就是活塞问题，活塞环与气缸壁损伤过度，间隙过大或气缸进气不畅，致使机油吸入燃烧室；如果排烟管冒黑烟，是混合气过浓，点火时刻过时等原由。

      此外，还可查验进气歧管真空度等方法来判定发动机的漏气故障。在此基本上讲述故障产生的起因，然后对症下药，予以清除；同时选取有效途径进行防止，以杜绝此类损坏的发生。

      柴油发电机产生各类窜气现象，与具体部件的密封情况都有直接的关系。要杜绝窜气现象的发生，必须加强对这些部件的修复、保养，提升检查质量，这也是避免柴油发电机窜气的根本对策，广大的康明斯用户重点需注意以下几个方面。

      实际使用时要结合运转需要，尽量防范高负荷、长时间的持续运行，增压柴油机及寒冬起动后需怠速工况下运行更长时间，等待油温、油压和水温达到规定值后方可工作，严格禁止柴油机刚起动就大负载工作，而增压柴油机停机前需进入怠速工况运行几分钟。

      这样可以保证运动部件处于良好的冷却与润滑状

      检测时，应认真检验机体、缸盖平面度和缸套圆柱度以及各表面的粗糙度，发现缺陷应及时修补。要选用质量合格的配件，安装时要做到零件清洗，顺序合理，紧固力矩一致。检验完毕后柴油机应运行24小时或水温达到80%，并对缸盖螺栓进行二次紧固，方可投入正式操作。