由于柴油机工作相对粗暴、噪声大、气缸垫轻微烧损不易察觉,难以判断,致使气缸垫更换不及时或屡换屡烧,造成气缸套变形,密封阻水圈损坏以及缸盖和缸体之间过梁处受高温高压气体的冲击,导致严重烧蚀沟痕,致使维修困难以及机件报废的现象比较普遍。特别是压缩比大、高增压的进口发动机更为突出,严重地影响了工程机械的使用经济性及可靠性。本文通过对柴油机气缸垫烧损的现象及原因分析,介绍气缸垫烧损的判断方法及延长其使用寿命的措施。
1 发电机维修汽缸垫烧损的特点、现象及判断
1.1相邻两缸过梁处烧损
现象:发动机运转中动力突然下降,转速明显降低;机体抖动严重且排气管有轻微放炮现象;发动机息火后起动困难或怠速极不稳定。
判断:使发动机在怠速稍高状态运转,然后分别拆下相邻两缸喷油器高压油管试听,若发动机转速和抖振无明显变化,且排气管放炮明显减弱或消失,则可初步判断该相邻两缸过梁处气缸垫烧毁。为进一步判断其准确性,可拆下相邻两缸的喷油器。取一根塑料软管插入喷油器孔中,然后吸一口烟,沿着软管猛吹入缸内,若在另一喷油器孔中有烟冒出,则表明此相邻两缸气缸垫烧损严重。

1.2气缸口与冷却水道之间烧损
现象:发动机运转时,水温突然升高,且转速沉闷,动力下降,冷却水消耗过快;排气管有水气排出,特别是怠速运转时,排出的废气呈淡黄色;曲轴箱润滑油平面升高,润滑油乳化现象严重;散热器加水口处有锈迹。若烧损严重时,大量的冷却水会进入气缸,造成发动机无法起动。
判断:将散热器加满水,起动发动机并突然加速,观察散热器加水口,若此时有水泡出现,冷却水外窜,则表明气缸垫烧损,为进一步判断烧损部位,可拆下发动机进气管,起动发动机,用棉纱等物分别堵塞各缸进气口进行加速试验。若在加速的同时散热加水口处水泡或冷却水外窜现象减弱或消失,则表明此缸气缸垫烧坏。
1.3气缸口与润滑油道之间烧损
现象:机油压力不稳定以及油温升高过快;润滑油中有气泡,颜色变浅并有柴油味,润滑油氧化变质的速度以及消耗过快;柴油机低温时,排气管有大量的蓝烟排出。
判断:起动发动机、使转速突然升高,观察机油压力表、若机油压力不稳定且指针严重抖动,则表明气缸垫烧损。为进一步判断烧损部位,可起动发动机至中、高速,分别拆下各缸喷油器试验,若从某缸喷油器孔内有机油喷出,则表明该缸与润滑油道间气缸垫烧损。
1.4气缸口与气垫边缘之间烧损
现象:烧损轻微时,表现为发动机动力下降,加速迟缓,特别是大负荷时尤为明显,怠速时转速不稳定且机体抖动严重:烧损严重时,在气缸的中上部能听出有节奏的“嚓”“嚓”声。
判断:气缸垫烧损往往发生在机体温度较高处(排气管一侧较多)。在烧损部位一般有明显的被液体冲刷的痕迹,同时发动机运转时会出现黄色气泡。为准确判断烧损部位,可起动柴油机至响声明显,分别拆下各缸高压油管,若某缸在拆下油管的同时,响声下降或消失,则可判定此缸气缸垫烧损;若烧损轻微,不易判断时,可在缸盖与缸体接缝外均匀涂些机油,若有气泡出现,则表明此处气缸垫烧损
1.5气缸口与气缸盖螺栓孔之间烧损
现象:发动机怠速不稳;气门罩盖处有轻微的“嚓,嚓”声;气缸螺栓(母)经常松动。
判断:若发动机运转时,气缸螺栓(母)经常松动,且观察到气缸盖上螺栓孔周围及螺栓上有积炭沉积,则表明此处气缸垫烧损。若烧损较轻,难以判断时,可在螺栓孔周围均匀涂上机油,起动发动机并突然加速,若有气泡出现,则表明此处气缸垫烧损。
发电机维修在实际工作中,气缸垫烧损的部位往往不是单一出现,其特点及现象也是多种多样的,应根据实际情况,进行综合分析,以便快速准确判断烧损部位。
2 引起汽缸垫烧损的主要原因
(1)气缸垫螺栓松动、拧紧力不均或紧定方法不正确;
(2)缸盖翘曲变形以及缸体不平度过大;
(3)气缸垫使用过久、弹性不足、质量差、装配不合理;
(4)喷油正时过早;燃烧室积炭严重;柴油选用不当;
(5)使用不当,如经常空负荷急加速,高温频繁熄火等;
(6)柴油机维修、装配质量差等。
3 预防柴油机汽缸垫烧损的措施
3.1提高发动机维修装配质量
经调查和检验发现,发动机修配质量差,是造成气缸垫烧损的主要因素。为此修配发动机时,应做好以下几点:
3.1.1正确装配气缸套
气缸套装入气缸前,应彻底清除缸套外表面、缸体座孔上下凸肩处内污物和锈迹,做好气缸套与缸体座孔的试配工作。试配时(不装阻水圈)缸套在缸体座孔内转动应灵活,无卡滞现象;径向晃动应无明显的间隙感觉;气缸套上平面与缸体上平面的差值,以及同一缸盖下各气缸套之间的高度差必须符合规定要求(如表1),如不合适应在缸套凸肩与缸体座之间用垫片调整。气缸套压装过程中,应用专用工具压装,且用力要均匀;严禁在缸套上平面猛打猛敲,以防造成缸口局部变形。
表1柴油机气缸与缸体装配标准
3.1.2加强气缸盖、气缸体不平度的检验
气缸盖翘曲变形或缸体不平度不符合要求,是造成气缸垫屡烧的因素。所以在二、三级保养、大修以及更换烧损的气缸垫时,均应对其检查。其一般标准为:整体式气缸垫,在300mm长度范围内不平度不大于0.10mm;分开式气缸盖,在整个长度范围内不大于0.15mm。气缸体长度小于600mm的,其不平度不大于0.05mm,长度大于600mm的,其不平度不大于0.10mm。对不平度超出规定要求的气缸盖及缸体,应进行修整以达到技术要求。修整后的气缸盖及气缸套上平面高出缸体凸出量应符合要求,否则应进行调整。
3.1.3发电机维修正确拆装气缸盖
气缸盖拆装是否正确,是延长气缸垫使用寿命,防止气缸盖变形的重要保证。为此应注意以下几点。
(1)拆卸气缸盖时应在冷机状态下进行,严禁热机拆卸,以防翘变形。拆卸时应从两边向中间对称分多次逐渐松开。若气缸盖与缸体结合牢固,取下困难时,严禁用金属物敲击气缸盖或用尖锐硬器楔入缝口硬撬(有效的方法可用起动机带动曲轴旋转,气缸内产生的高压气体将其顶开),以防划伤缸体与缸盖接合面或损伤气缸垫。
(2)气缸盖装配应注意清除各接合表面及气缸体螺栓孔内的油污和杂质,并用高压气体吹净,以免造成螺栓对缸盖压紧力不足。为防止气缸盖紧定时螺纹摩擦力影响螺栓扭力的准确度,应在螺栓、螺母以及气缸盖和缸体结合表面均匀涂上一层润滑油(严禁涂抹润滑脂或乱用密封胶)。紧定气缸盖螺栓时,应分3～4次由中间向四周对称拧紧,最后一次达到规定力矩,且误差不大于2%(铸铁缸盖在发动机热试温度达到80℃后,应再按规定力矩紧定一次)。
3.1.4正确选用和装配气缸垫
气缸垫质量高低及装配方法正确与否,将直接影响其使用可靠性和寿命。所以选用的气缸垫必须与原缸的规格、厚度相同,表面应平整,包边贴合牢固,且无划痕、凹陷、皱折以及锈铡等现象。由于气缸垫缸口卷边一面有凸出量,对与它接角的平面会造成压痕变形。因此,安装时卷边一面应朝上向易修整的接触面或硬平面(一般气缸盖与缸体均为铸铁时),卷边朝向气缸盖。若气缸盖为铝合金,缸体为铸铁时,卷边朝向气缸体。对一些高强化、大功率增压型进口柴油机所使用的纯金属气缸垫,安装时有记号(如TOP或UP)一面应朝向气缸盖;不得用普通型缸垫代替。缸口、油道口以及水孔处的弹性凸筋必须完好。
另外,重复使用的气缸垫,因弹性降低以及压变形等影响,其气密性和作用寿命将受到影响。为此在装配前可放在废机油中,加热至100℃,煮0.5h左右,可有效地使缸垫内石棉膨胀,恢复其弹性,提高密封性和使用可靠性。
3.2正确使用和维护柴油机
3.2.1及时检查和紧定气缸盖螺栓
柴油机长期运转后,气缸垫受热变形等因素的影响,其弹性和气密性会下降,导致缸盖螺栓扭力下降或松动。为此新机或大修后的柴油机,在磨合期内(30～50h)以及间隔200h左右,务必按规定力矩检查和紧定一次气缸盖螺栓;长期封存和停车的机械、车辆,在启封后运转30h左右,应及时按规定力矩检查和紧定气缸盖螺栓。
3.2.2正确选用燃油.
不同结构类型的柴油机,对柴油的十六烷值也有不同的要求。若选用不合理,不仅造成动力性和经济性下降,同时还会引起柴油机产生大量的积炭或不正常燃烧,导致机体局部温度过高,造成气缸垫及机件的烧蚀等,所以柴油十六烷值的选用必须符合使用说明规定,选取原则一般根据发动机转速确定。如表2。
发电机维修表2柴油发动机转速与十六烷值选取关系
3.2.3其它注意事项
(1)及时检查和调整喷油正时;喷油器喷油压力必须符合规定要求,严禁随意调高,且各缸喷油压力误差不大于2%。
(2)镗缸大修的柴油机,由于压缩比的增大,其压缩终了气体的温度和压力会骤升,为防止工作粗暴和爆燃,应根据修理级别适当推迟喷油正时。
(3)严禁加冷却水长时间运转发动机;尽量避免在大负荷、高温、高速状态下过繁熄火,并禁止在无负荷状态下急加速。
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