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气缸压缩压力不足的原因及测量方法

【摘要】:导致气缸压缩压力不足的主要原因如下。气门、活塞环、气缸套磨损后,引起压缩压力不足以及机油上窜燃烧室,使气缸在压缩行程结束时,混合气混合的正常比例改变,使燃油在无氧条件下燃烧,燃烧过程容易产生积炭,排出的废气形成大量黑色烟雾。气缸压缩压力测量装置一般安装在喷油器孔内,单缸测试,逐缸进行。检测活塞到达上止点时气缸压缩压力的大小可以检验气缸密封性能的好坏。②测量气缸压缩压力比标准值约低20%。

柴油机的气缸压缩压力如果存在问题,将直接影响压缩终点时气缸内的压力和温度,如果气缸压缩压力不足,将导致压缩终点的压力和温度降低,这将严重影响燃油的燃烧效率和效果。柴油机将会严重冒黑烟。导致气缸压缩压力不足的主要原因如下。

1.活塞顶间隙太大

如果大修装配柴油机时,没有严格按照要求检查并调整活塞顶间隙,或调整不当使活塞顶间隙偏大时,将使压缩比减小,直接影响柴油机的压缩比进而影响气缸压缩压力。由于压缩比变小,降低了气缸的压缩压力和温度,使燃油燃烧的条件变得更加恶劣,燃油燃烧不完全、不充分,柴油机严重冒黑烟。

确保活塞顶间隙的正确是装配柴油机时必须严格做到的重要事情之一。在装配柴油机时,必须将活塞顶间隙调整在技术规范要求的公差范围内。一般情况下,只要安装正确,活塞顶间隙在使用过程中的是不会变化的。

2.气门密封不严

气门密封带严重变形或磨损,将导致气门密封不严,直接降低气缸压缩压力和温度,使燃油燃烧不完全、不充分,导致柴油机严重冒黑烟。

3.气门座圈凹入太深

气门座圈长期经受燃烧高温和气门的强烈冲击,加上气门座圈底孔的铝合金性质,将使气门座圈凹入逐步增加,使气门平面与缸盖底面之间的尺寸相对增加,相应增加了燃烧室的容积,降低了柴油机压缩比,从而降低了气缸的压缩压力和温度,导致燃油燃烧不完全、不充分,柴油机严重冒黑烟。

4.活塞环或缸套磨损严重

活塞环或缸套磨损严重,会使气缸密封不严,导致压缩压力不足。不仅导致因柴油机烧机油而冒蓝烟,大负荷时也将冒黑烟。

因活塞环磨损而导致柴油机冒黑烟故障时,柴油机还将出现下列现象:

①柴油机烧机油,机油耗量增加。

②柴油机动力不足。

③柴油机低负荷怠速时冒蓝烟,大负荷时冒蓝黑烟。

曲轴箱废气压力大。

气缸压缩压力不足时,除了使柴油机冒黑烟外,还有下列现象:

①柴油机工作时动力不足。

②柴油机加速无力(加速性能太差)。

③燃油消耗增加。

④柴油机可能起动困难。

气门、活塞环、气缸套磨损后,引起压缩压力不足以及机油上窜燃烧室,使气缸在压缩行程结束时,混合气混合的正常比例改变,使燃油在无氧条件下燃烧,燃烧过程容易产生积炭,排出的废气形成大量黑色烟雾。

5.燃烧室形状改变

燃烧室形状因制造质量及长期使用导致技术状况下降,使活塞顶间隙过大、过小以及活塞位置装错,都会使燃烧室形状和容积改变,从而影响燃油与空气混合质量,使燃油燃烧条件变坏。

6.气缸压缩压力的测量与分析

如果柴油机在使用过程中出现上述问题或现象时,可以使用专用的气缸压力检查表测量气缸压缩压力。气缸压缩压力测量装置一般安装在喷油器孔内,单缸测试,逐缸进行。然后与标准值进行比较,确认是否过低。检测活塞到达上止点时气缸压缩压力的大小可以检验气缸密封性能的好坏。

有关气缸压缩压力的测量与分析请参考本书第二章的相关章节。

7.气缸压缩压力不足的处理

如果进行气缸压缩压力测量后确认柴油机冒黑烟是由于气缸压缩压力低造成的,就必须检查活塞顶间隙、气门座圈凹入深度和气门与气门座圈之间的密封情况。以道依茨FL513系列风冷柴油机为例,具体做法如下。

①松开缸盖螺栓,拆下缸盖,在活塞顶部放入铅丝,然后装上缸盖,并按要求拧紧缸盖螺栓。旋转曲轴至少一圈后再次松开缸盖螺栓,取下缸盖后测量铅丝厚度,如果测量值在技术要求范围内,则明说活塞顶间隙正确。反之,则说明活塞顶间隙不正确,需要进行调整(主要是根据测量值选择缸垫的厚度)。

②取出缸盖后,仔细观察和测量气门大头平面与缸盖底面的距离,如果测量数值大于技术要求数值,则说明气门座圈凹入太深,需要进行修复处理。具体修复方法:更换气门座圈和所有气门,重新研磨气门。气门座圈的修复要求请参照相关技术要求。

如果气门座圈凹入深度合格,则应仔细检查气门与气门座圈之间的密封带。一般情况下经过长期使用后,气门与气门座圈之间的密封带都会有不同程度的磨损和变形,需要进行修复。具体做法:更换或研磨气门座圈密封带、更换气门并重新研磨气门。

8.故障案例

(1)一台道依茨F12L413F风冷柴油机,大修时对气门座圈等进行了更换,由于没有具体的维修数据,就根据旧缸盖的测量数据确定了更换气门座圈的相关数据,装机后在试机过程中发现:无论怎样调整,该机都是黑烟滚滚,不仅带负荷冒黑烟,而且没有负荷也冒黑烟。在万般无奈的情况下,全部更换了该机的气缸盖,柴油机黑烟现象消失。

后来检查发现,所有旧缸盖的气门座圈深度尺寸都不正确,凹入太深,导致气缸压缩压力不足,柴油机黑烟严重。

(2)一台F8L413F风冷柴油机,在使用过程中逐步出现了黑烟故障,而且随着使用时间的延长,黑烟故障越来越严重,并伴有动力不足、烧机油等现象。现场检查发现:

①该机的气门间隙不正确,普遍较大。

②测量气缸压缩压力比标准值约低20%。

另外,该机还存在其他一些问题,因此,决定对该柴油机进行中修处理。拆机时发现,该机活塞环磨损严重,但缸套活塞等没有大的问题。

因此,仅更换了活塞坏并研磨了气门,按技术要求装配相关部件并认真调整该机活塞顶间隙和气门间隙。该机原有故障随即消失。