內容提要：針對8NVD48A-2U型柴油機竄氣故障問題，從理論上分析了缸套、活塞以及活塞環等三大部件對柴油機竄氣的影響。并且通過對三大部件的檢測，找出了造成該機竄氣的根本原因。

關鍵詞：柴油機 竄氣 氣缸 活塞 活塞環 磨損 密封

本文分析筆者在某輪工作期間遇到的一起柴油主機氣缸竄氣故障的原因及解決辦法，敬請同行指正。

1故障現象

8NVD48A-2U型柴油主機。額定轉速410 r／min。曲軸箱有抽逐裝置，柴油機運行時利用部份增壓空氣將油氣排至室外。

某次航行途中，主機按額定轉速410 r／min運行，大量油氣從曲軸箱量油孔冒出，甚至曲軸箱油氣抽逐裝置有時間歇噴射狀排出大量白色煙霧。

2故障原因分析和消除

該機曲軸箱裝有油氣抽逐裝置，柴油機運轉中，曲軸箱始終保持負壓，曲軸箱本不會集聚大量油氣。而本故障中量油孔噴出大量油氣，說明有大量燃氣竄人曲軸箱。據此，排除曲軸箱油氣抽逐裝置故障的可能，判定為主機氣缸竄氣。

(1)應急措施

當即降負荷，油門減至六檔，轉速減至300r／min，量油孔噴出油氣減少，維持航行。

(2)檢查

然后，針對氣缸竄氣的可能原因，檢查缸套、活塞、活塞環。

(A)檢查、測量各缸套：

·未見破損，

·數據顯示，直徑、橢圓度等均未超過規定范圍。

(B)檢查、測量各缸筒形鋁活塞：

·未見破損：

·活塞裙部。直徑、橢圓度、不柱度、與缸套間隙等，均未超過規定范圍；

·活塞環槽，未見異常磨損，上下平面平整光滑，無明顯喇叭口狀。

(C)檢查、測量各缸活塞環：

·天地間隙。各缸各環都在規定范圍內；

·搭口間隙。各缸各環均在3—4 mm之間，雖然較大，但未超過磨損極限(該機說明書要求，活塞環搭口的裝配間隙1．05～1．50mm，磨損極限5．0mm)。

看來，缸內竄氣另有原因。

(3)故障原因

故障前最近的一次維修時，活塞環全部換新并充分磨合。其后運行中主機排溫、淡水溫度、滑油溫度、滑油壓力等各參數均在正常范圍內，滑油(定期檢查)正常，空氣濾器無破損(不會有顆粒狀異物進入燃燒室)，亦未有過拉缸。故障前最近的一次維修至此故障發生，柴油機僅運轉2 400小時(吊缸維護周期6 000小時)，雖然各缸各活塞環外圓磨損未超過磨損極限，但磨損速率大于正常范圍。活塞環為什么異常磨損呢?不得不懷疑活塞環質量不良。

找來一根故障前最近的一次維修使用的活塞環檢查彈力。用力壓活塞環至端口間隙為0后釋放，再用力張開活塞環后釋放，有明顯的塑性變形，與柴油機制造廠購進的活塞環不同。

再查發現，提供故障前最近的一次維修所使用活塞環的供應商，進貨渠道不明。

可見，故障前最近的一次維修所使用的活塞環彈力不足，再經磨損，環外圓面于缸套貼合不緊，是這次故障的主要原因。

用從柴油機制造廠購進的備件，更換該機各缸全部壓縮環和刮油環，缸內竄氣故障消除。

3影響柴油機缸內竄氣的因素和防范

柴油機燃燒室燃氣的密封。由缸蓋、活塞、缸套和活塞環配合形成。除缸蓋外，活塞、缸套和活塞環等都可能影響燃燒室的密封引起氣缸竄氣。

3．1缸套

(1)缸徑增大

缸套，與活塞環摩擦，內徑不斷增大，因而與活塞、活塞環之間的間隙也會增大，導致燃氣從它們的間隙竄人曲軸箱。若有拉缸，磨損更嚴重，加重竄氣現象。

缸套與活塞間隙過大，會引起活塞上下運動時偏擺。偏擺的活塞，擠壓活塞環，惡化活塞環與氣缸的適應程度，導致活塞環在環槽內不規則的軸向、徑向運動和振動，進一步降低氣缸的氣密程度。

(2)缸套變形

缸套變形，指缸套的圓度、圓柱度等改變。

缸套變形。也會惡化活塞環與氣缸的適應程度，導致活塞環在環槽內不規則的軸向、徑向運動和振動，進一步降低氣缸的氣密程度，嚴重時會導致活塞環局部不接觸氣缸，加大漏氣通道。

3．2活塞

(1)活塞環槽磨損

活塞環槽的工作環境相對惡劣：

·高溫明顯降低環槽的強度和硬度，加速磨損；

·燃燒產生的積炭．產生磨粒磨損；

·使用高硫份燃油以及低溫運轉(啟動、停車、冷卻水溫度過低等)時，產生腐蝕磨損。

環槽過度磨損和，或不規則磨損．會使運動中的活塞環跳動甚至扭曲，氣缸密封性變差。

(2)活塞裙部磨損

活塞裙部，在活塞上下運動中起導向作用。活塞裙部磨損。會使活塞上下運動時偏擺，導致活塞環與缸套的適應性變差，氣缸氣密性下降。

活塞裙部磨損，還加大活塞與缸套間隙，增加缸內氣體泄露量。

3．3活塞環

活塞環，在活塞往復運動時，外表面持續與缸套摩擦，相比缸套各部位輪流間歇摩擦更易磨損，失效的可能性也比缸套大。

氣缸竄氣，大多因為活塞環技術狀態不佳。

(1)搭口間隙和天地間隙

缸內氣體漏過活塞環的通路分兩路：

·直接通過搭口；

·環的上天地間隙——背隙——下天地間隙。

而活塞環的外圓面磨損增大搭口間隙；活塞環的上下平面磨損增大天地間隙。

氣缸竄氣量，隨搭口、天地等間隙的增大而增加。

搭口間隙與竄氣量的關系見圖l。

此外，活塞環的天地間隙過大、彈力減弱等，還會導致活塞往復運動時活塞環顫振、懸浮和不規則運動，加劇氣缸竄氣。

圖1 搭口間隙與竄氣量的關系

(2)活塞環下端面與活塞環槽下平面燃燒過程，缸內壓力高。竄氣最嚴重。此時雖然活塞下行，因缸內氣體高壓，活塞環仍緊貼環槽下平面。

4防范

防范氣缸竄氣，最重要的是：

·加強維護，確保活塞環下端面與環槽下平面、活塞環外圓面與缸套等的接觸面積大、貼合良好；

·保持氣缸潤滑良好。尤其高負荷和低轉速。

作者：上海港引航站 鄒劍群  來源：航海技術