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柴油机气缸垫冲坏和烧毁的原因、危害及处理
发布时间:2023-11-13 01:10:05  ▏阅读:

 

故障检修与技术维护

康明斯柴油发电机气缸垫冲坏和烧毁的原因

 

摘要:气缸垫是康明斯柴油发电机中非常重要的密封件,其作用是在缸盖螺栓预紧力的作用下,实现燃烧室、润滑油道以及冷却液通道的可靠密封。涡流室式燃烧室由涡流室狃主燃烧室组成,燃烧室位于气缸盖上,占总压缩面积的50-80%,有切向通道与主燃烧室相通。在压缩行程时,压入涡流室内的空气产生强烈的涡流运动,促使喷入其中的燃料与空气混合。着火后混合物流入燃烧室,形成二次流动,进一步与主燃烧室内的空气混合燃烧。发动机在工作过程中,为了使涡流室式的燃烧室孔周边的面压尽可能的合理分布,所以气缸垫相对于涡流室处的受压面积也要增大,进而能实现燃烧室孔周边密封面压分布合理的密封效果。

 

 一、汽缸垫损坏的原因分析

 

      气缸垫是保证发动机燃烧室密封的重要零件,又是一种易损件,一旦气缸垫损坏,发动机将无法正常工作。

1、故障现象

      气缸垫烧穿是发动机的一种常见故障,其主要症状是:

(1)发动机转速不能提高,柴油发电机组运行无力。

(2)发动机运转有振抖和“缺缸”现象。

(3)空载时排气管发出短促的“突突”异响,甚至有“回火”现象,而在加载时“突突”异响减轻,运转声变得沉闷。

2、主要原因

      在柴油发动机工作时,如听到汽缸周围有“啪、啪”的排气声,或听到散热器内有“鼓、鼓”的冒气声,或检查汽缸压缩压力时相邻2汽缸的压力都很低,均表明汽缸垫已损坏。导致柴油发动机汽缸垫损坏的原因有:

① 如图1所示。汽缸盖螺栓或螺母拧紧力矩不均匀,或气门室盖变形,致使汽缸垫没有完全贴合在气门室盖与汽缸体的结合面上。

② 柴油发动机供油提前角过大,备燃期较长,在汽缸内积聚并完成燃烧准备的柴油较多,导致燃烧开始后汽缸压力急剧升高,使柴油发动机工作粗暴而冲坏汽缸垫。

③ 汽缸垫质量不良,破裂或厚薄不均匀,特别是燃烧室周围厚薄不均匀时,极易使汽缸垫冲坏。标准型气缸垫如图2所示

3、气缸垫失效的快速诊断

      为了确定气缸垫失效的具体部位,可以采取以下几种方法:

(1)摇车检查。

      用盘车装置摇转曲轴,若感觉忽轻忽重,某些气缸似乎没有压缩力,可以拆下相邻的两个喷油器,把薄纸片剪成圆形,再用润滑脂粘贴在喷油器安装孔外,然后再摇车,如果两个薄纸片同时被吹动,说明气缸垫在这两个气缸之间被烧穿。

(2)从排气管检查。

      检查排气管是否有水排出,若有水珠或水汽排出,说明气缸垫在气缸口与水套孔之间烧穿,造成气缸与水套沟通,冷却水由此进入气缸(此时发动机有“缺缸”的表现),部分水分经过蒸发进入排气歧管。

(3)从散热器口检查。

      打开散热器盖,加满冷却水,让发动机保持中速运转,然后观察散热器口,如果有气泡不断地涌到水面,在排除气缸套破裂的可能性后,则可以推定气缸垫在气缸口与水套孔之间被烧穿,燃烧室的气体进人水套。上窜的气泡越多,说明气缸垫烧蚀越严重。

(4)拔出机油标尺检查。

      若机油标尺上的机油含有水珠,说明气缸垫在气缸口与水套孔之间烧穿,部分冷却水由此进入气缸,并且经过活塞环进入油底壳,因此机油标尺上的机油含有水珠。

(5)涂油检查。

      在气缸盖与气缸体的结合部位(即气缸垫周围)涂抹润滑油,让发动机运转,如果在气缸垫周围有黄色的泡沫冒出,甚至发出“哧哧”声,说明气缸垫已经烧穿。

(6)测量气缸的压缩压力。

      如果测量结果表明某相邻两缸的气缸压力特别低,说明气缸垫在两缸相邻处烧损,导致相邻两个气缸之间窜气。

 

柴油机摇臂室盖螺钉未拧紧.png

图1  柴油机摇臂室盖螺钉未拧紧

气缸垫结构图-柴油发电机组.png

图2 全新标准型气缸垫示意图

 

二、汽缸垫损坏后危害

 

      汽缸垫的功能是持久、可靠地保持气门室盖与汽缸体接合面的密封。它必须严格密封汽缸内所产生的高温、高压气体,必须密封贯穿汽缸垫、具有一定压力和流速的冷却液以及机油,并能经受住冷却液、废气和机油的腐蚀。汽缸垫损坏后,常出现下列现象:

① 气门室盖与汽缸体接合处有局部漏气现象,特别是排气管口附近常会出现此情况。

② 发动机工作时,散热器水箱口处有气泡溢出。

③ 水箱冷却液中的表层浮有一层机油。(当汽缸垫在水道和油道中间地方烧坏后,因机油压力比冷却液的压力大,就会有机油从油道通过汽缸垫烧坏的地方窜入水道而进入水箱。

④ 发动机动力下降,严重时发动机将难以启动。

⑤ 气门室盖螺栓孔和螺栓上产生积炭。如汽缸垫在汽缸口和气门室盖螺栓孔的地方烧坏,将出现此种现象。

 

三、汽缸垫损坏后的更换与处理

 

1、气缸垫更换步骤

      汽缸垫损坏后,汽缸密封不严,发动机的动力性能和经济性都将大幅度下降,因此,汽缸垫损坏后应及时予以更换。

① 更换汽缸垫应在冷车时进行,先按规范要求拆下气门室盖,取下旧汽缸垫。

② 将新汽缸垫、气门室盖、汽缸体结合面清洁干净,如图3所示。

③ 安装新汽缸垫时,注意对正各水孔、油孔和定位销的位置,将汽缸垫有记号的一面朝上。如果汽缸垫上无记号,则光滑面应朝向汽缸体。

④ 按规定顺序和扭矩,分次将气门室盖螺栓和螺母拧紧。

2、汽缸垫损坏后的应急处理

      在柴油发电机组运行中遇到汽缸垫损坏而又没有配件的情况时,可以采取以下几种应急处理方法:

① 如果发现损坏处是一道小口,可以用铝铂(香烟盒内的包装铝纸或废旧电容器内的铝纸)或石棉线填补损坏处,然后将铝铂平整敲实。

② 如果损坏面积较大,可用1块与损坏部位的形状和厚度相当的干牛皮(可取自皮腰带或皮夹)填压在损坏处。

③ 如果汽缸体上平面或气门室盖下平面有了凹坑,可将石棉线或铝纸轻轻地敲压在凹坑内,然后将其铲平。

④ 如果损坏处是在2汽缸之间,需将石棉线或铝纸用铜皮包好后敲压在损坏处。

⑤ 对有些虽然漏气但并没有破损的汽缸垫,可以将汽缸垫在火焰上均匀地烘烤一下,这样加热使石棉纸复原后再装回到发动机上,就不再漏气了。

 

清洁柴油机缸盖与密封垫结合面.png

图3  清洁柴油机缸盖与密封垫结合面

柴油机气门室盖螺钉拧紧顺序.png

图4  柴油机气门室盖螺钉拧紧顺序

 

四、气缸垫处理案例

 

1、现象

      水温突然升高,运转沉闷,动力下降,冷却水消耗过快,排气管有白烟排出,用手接近排气管消音器出口处,发现手上有水珠,加速时散热器加水口有水泡或冷却水外窜,散热器加水口处有水锈痕迹,怠速时,排出的废气呈淡黄色,曲轴箱油面升高,润滑油乳化现象严重,严重时有大量的冷却水进入气缸,无法起动。

2、判断

(1)拔出油尺,观察润滑油油面是否升高,润滑油中是否有水,润滑油颜色是否发白。

(2)将散热器加满水,突然加速柴油发电机。若散热器加水口有水泡或冷却水外窜,则说明气缸垫烧损。

(3)拆下进气管,用棉纱等物堵塞各缸进气口,加速的同时散热器加水口处水泡或冷却水外窜会减弱或消失,则进一步证明此气缸垫已烧损。

3、原因分析

(1)柴油发电机经常超负荷工作,由于气缸内的局部压力和温度过高,容易“冲缸垫”。柴油发电机操作使用方法不当,如经常空负荷急加速,高温频繁熄火等。

(2)康明斯柴油发电机供油过早,导致工作粗暴而“冲缸垫”。

(3)气缸体及气缸盖因高温而变形,造成相邻气缸互相窜气,严重时容易烧坏气缸垫。

(4)气缸盖螺栓紧度不一致,不是按照一定顺序分几次拧紧或转矩不符合规定,引起变形,造成气缸垫损坏。

(5)气缸垫自身质量较差,气缸垫包边不紧,或者铜皮内的石棉铺置不均匀,特别是燃烧室周围处没有铺置均匀时,最易冲坏气缸垫。

 

总结:

       在更换汽缸垫时,一定要地按技术标准的拆卸气门室盖及附属零部件,仔细检查各零部件的情况,安装汽缸垫应按照机厂家规定的顺序、扭紧力矩及扭紧方法去紧固缸盖螺栓。只有这样高质量的维修方法,才能避免汽缸垫再次烧蚀或冲坏。


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