柴油机烧瓦故障原因与排除-国Ⅲ柴油机维修技巧

2023-09-23 理论教育版权反馈

【摘要】：柴油机的烧瓦故障，可以说是一种“多发症”。没有机油润滑，轴颈与轴瓦之间发生干摩擦，所产生的高温将低熔点轴瓦合金烧熔脱落，导致烧瓦故障的发生。⑤在柴油机工作时，当发现机油压力表指示失常或失灵时，操作者要立即停机检查，排除故障。

柴油机的烧瓦故障，可以说是一种“多发症”。一旦发生，处理起来相当麻烦。烧瓦的根本原因是由于缺机油。没有机油润滑，轴颈与轴瓦之间发生干摩擦，所产生的高温将低熔点轴瓦合金烧熔脱落，导致烧瓦故障的发生。

1.柴油机烧瓦故障的综合原因分析

导致柴油机烧瓦故障的原因是多种多样，详见表8-1。

表8-1 柴油机烧瓦的原因分析

（续）

2.柴油机烧瓦故障的检查、维修和预防

（1）柴油机出现烧瓦故障后的检查

①声音判断：如果柴油机出现了烧瓦故障，首先可以从柴油机的异响声音得出初步判断。如柴油机在运行中常出现一种尖脆而清晰的“嗒、嗒”声，当猛提转速或急加负荷时，响声最易察觉，则连杆轴承合金烧损、脱落的可能性最大。初步确认柴油机烧瓦后，可以用机油检查的方法准确判断柴油机是否已经烧瓦。

②机油检查：检查柴油机是否烧瓦时，可松开油底壳放油螺塞，放出机油，仔细观察，机油中是否含有发亮的合金粉末，用手指轻轻捻动，好似细砂粒磨手时，或者将机油滴到铁板上，用火将油烧掉，观察残留物，如果残留物中有铜锡合金碎屑或类似的金属碎屑物质，一般就可认定为出现烧瓦（或轴瓦损坏）故障。

如果油底壳放机油观察不是很明显，那么通过观察机油滤清器滤芯观察可十分准确地判断是否烧瓦。具体做法是：将机油滤清器滤芯卸下，如果是纸芯，则可以直接观察到滤芯缝隙中存留的铜锡合金碎屑或其他的类似碎屑；如果为铁壳一次性滤芯，可以锯开外壳，观察内芯，只要柴油机出现了烧瓦故障，滤芯中就一定留有轴瓦的金属碎屑。金属碎屑的类型与轴瓦的材料有关。

（2）柴油机烧瓦后的修复

柴油机烧瓦后进行修复，只能全面分解柴油机，检查曲轴、连杆、机体等与轴瓦有着直接联系的部件，修复或更换损坏的相关部件，按装配要求装复柴油机。出现烧瓦故障的柴油机在维修过程中，应注意下列几点：

①必须认真检查柴油机曲轴、连杆是否存在失圆、弯曲或裂纹等故障隐患，精心修复曲轴、连杆或酌情更换新件。

②同样必须仔细检查机体主轴承底孔的同轴度、孔盖是否错位、底孔是否失圆等，如有问题，应该修复使用。特别不推荐对于失圆的底孔通过在瓦背上加铜皮来找圆，这可能导致更为严重的损坏。

③全面彻底地清洗柴油机的机油流通系统，主要是机体主油道、曲轴油道、活塞冷却喷嘴和机油散热器。特别是机油散热器内可能残留了不少的轴瓦碎屑，一定要严格清洗和清除，否则会导致二次烧瓦故障。

（3）柴油机烧瓦故障的预防

①选择符合规格的机油，油底壳中要保持充足的机油，定期清洗油道，更换脏油，保持正常的机油压力和机油温度。

②保养、修理时，应注意检查机油泵及传动机构零件技术状态，要求转动灵活、可靠、泵油效率标准、调整合适。

③安装轴瓦前，应仔细检查轴瓦间隙，保持其配合正常。当轴瓦间隙过小时，摇转曲轴费力，柴油机停车熄火时，风扇不能回转。

④曲轴轴颈及轴瓦由于受力不均，磨损不均匀，轴向形成锥度，径向形成椭圆，此时，可进行磨修，换用加大轴瓦，恢复轴瓦正常配合间隙。

⑤在柴油机工作时，当发现机油压力表指示失常或失灵时，操作者要立即停机检查，排除故障。

⑥机油滤清器滤芯的选用要严格按照要求进行，绝对不能贪图便宜而使用劣质滤芯。机油滤清器滤芯应与机油同步更换。

⑦在使用过程中，尽可能避免长时间的高速高负荷运行，特别是柴油机出现机油温度和冷却液温度超高现象时，一定要设法减速运行，待柴油机温度正常后再投入使用。

⑧寒冷季节，机油粘度相对较大，流动性较差，柴油机起动后，不要立即轰油门，应该在怠速运转3～5min后在投入带负荷运行，避免因润滑不良而导致柴油机轴瓦的过度磨损。

⑨维修柴油机时，一定要做到场地清洁、人员清洁、抹布清洁、柴油机所有部件（包括内部油道）清洁，装配用机油一定要与柴油机运行时所用机油品牌一致。

⑩配件的选用很重要，因此在柴油机维修时，应该选用正规厂家的配件，特别是如轴瓦、曲轴、连杆等关键性的部件，如果存在先天不足，则会导致故障发生。

3.故障案例

案例1：烧瓦后因清洗不到位导致柴油机二次烧瓦。

故障现象：有一台工程机械用道依茨F8L413F柴油机，在出现了因机油不足导致烧瓦后的大修过程中，由于时间要求很急，未对机油散热器等相关部件进行严格的清洗，就重新组装并开始投入运行，初期效果还不错，声音正常，机油压力和温度等都正常，但仅仅运行不足3h，再次出现了烧瓦故障。

故障诊断：究其原因是因为没有彻底的清洗机油散热器等相关部件，柴油机再次使用时，机油散热器内的轴瓦碎屑被冲出后堵塞了曲轴油道，减小了机油进入相关润滑表面的流量，使轴瓦严重润滑不足，柴油机再次出现烧瓦故障。

故障排除：由此可以得出，柴油机出现烧瓦等机械故障后，对柴油机原有继续使用的零部件的清洗是非常重要的。该台柴油机再次修理时，维修人员特别注意相关部件的清洗和鉴别，修复后柴油机功率正常，运行数千小时也没有发生烧瓦故障。

案例2：机油压力不足和温度太高导致连续烧瓦故障。

故障现象：北方大巴用的道依茨F8L413F柴油机，先后多台（次）出现轴瓦脱落和烧瓦故障。该机出现轴瓦损坏故障修复后，大约使用3个月，运行6万km左右，再次出现轴瓦故障，拆机检查都是主轴瓦部分脱落或划伤，连杆瓦严重脱落、瓦背变色，故障的特征基本一样。

故障分析：经询问维修人员，每次更换的轴瓦配件都是正厂产品，质量没有问题；据驾驶人反映，柴油机运行中机油压力相对偏低一些（要求为0.38～0.42MPa，实际为0.36MPa左右），机油温度相对偏高，全负荷运行时机油温度可达110℃，表明该柴油机有过热运行的状况。进一步分析后认为，该柴油机为后置，散热条件相对恶劣，柴油机温度较高，长期高速运行是导致柴油机轴瓦故障的主要原因；而风扇系统的进风量不足，风扇转速不够是导致该机温度高、机油压力较低且散热不良的根本原因。

故障排除：根据上述分析，找到了彻底排除该机轴瓦损坏故障的综合治理方案。

并设想，是否可用通过改变风扇驱动转速的方法提高风扇转速而解决该批车辆柴油机运行过热问题。

对照F8L413F柴油机的传动机构示意图（图8-2），要提高风扇转速，可以用增大风扇传动齿轮组速比的方法来实现。且这种做法对柴油机和车辆都不需要进行任何改动。应该说，这是解决该批车柴油机过热运行的有效方法。

图8-2 道依茨F8L413F风冷柴油机传动系统示意图

1—曲轴齿轮 2—正时齿轮 3—喷油泵及风扇驱动齿轮 4—液压泵或空气压缩机齿轮 5—风扇传动齿轮 6—机油泵驱动齿轮 7—曲轴前端齿轮

按照道依茨柴油机技术配套规范，根据不同的使用要求，风扇驱动齿轮组的速比共有5组组合，具体见表8-2。

表8-2 道依茨F8L413F系列风冷柴油机风扇驱动齿轮速比

①这里所说的速比是风扇转速与柴油机曲轴转速之比。

一般情况下，非增压柴油机选用速比较小的齿轮组合，增压柴油机和工作条件恶劣的柴油机选用速比较大的齿轮组合。F8L413F柴油机属于非增压柴油机，且车辆使用环境相对较好，所以目前使用的速比是i=1.86（主动齿轮齿数为67，被动齿轮的齿数为18）。

经过维修人员、技术人员的协商，确定先利用两台车进行换齿试验，其中一台（A车）换用速比i=2.33的齿轮组，另一台车（B车）换用速比i=2.16的齿轮组，就车更换后进行道路试验。经过近3h全负荷运行，两车均未出现过热运行故障。A车柴油机稳定运行温度比B车更低一些，低5～10℃，均在该柴油机运行规范要求的温度范围内。根据试验结果，决定全部采用速比i=2.16（B车使用）的齿轮组对全部过热运行车辆的柴油机进行换齿检修。至此，彻底解决了该批车辆柴油机过热运行问题。

故障点评：风冷柴油机冷却系统的布置（特别是冷却风扇进风口的位置）有着严格要求，不仅要求进风畅顺，而且还要求热风不能循环使用。因此，在进行柴油机整机布置时，必须考虑冷却系统进、排风道规避问题。否则在使用过程中该类柴油机就可能因布置不合理而出现柴油机过热运行故障。对此，必须引起足够的重视。

案例3：连杆轴瓦异常损坏故障。

故障现象：一台6135Q型柴油机，在更换活塞环、连杆轴瓦后磨合柴油机时，发现从曲轴箱加机油口处向外冒热气，而且越来越严重。打开加机油口盖，热气腾腾；抽出机油尺检查，油温很高。停机一段时间再起动，听见曲轴箱下部发出敲击声；运转一会儿后，曲轴箱内突然发出“嘭”的一声，并且敲击声越来越大，被迫停机。

故障诊断：一般而言，曲轴箱加机油口窜气，是由于更换活塞环时安装不当而使活塞环“对口”或环本身弹性差，也可能是活塞和气缸套间隙过大，使燃烧室内的高温、高压气体通过间隙下窜到曲轴箱内。但从该车的故障现象来看，不像是纯粹漏气所造成的。拆卸柴油机气缸盖及活塞连杆组，查明活塞环未“对口”，但发现第2缸的连杆轴瓦已严重损坏，轴瓦已磨得非常薄，并沿宽度方向扩展，几乎包住了连杆大头盖，曲轴油道孔被磨屑堵死，连杆轴瓦背面定位凸台已磨掉，曲轴轴颈也被拉伤。

故障分析：在更换柴油机活塞环及连杆轴瓦时，由于对所配用的连杆轴瓦修刮未达标准，轴瓦和轴颈间隙过小，机油不易进入，高速运转时发热严重，热量不能被及时散发掉。随着磨损加剧，连杆轴瓦和轴颈间温度越来越高，使间隙进一步变小，更加速了连杆轴瓦的磨损，同时发出敲击声。烧瓦后产生的大量热量，使曲轴箱内的气体温度升高，虽然部分气体从加机油口处排出，但仍有大量热气在曲轴箱内积聚而压力升高，直至发生气体突爆而出现“嘭”的响声。

柴油机烧瓦故障原因与排除-国Ⅲ柴油机维修技巧

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