内容提要：针对8NVD48A-2U型柴油机窜气故障问题，从理论上分析了缸套、活塞以及活塞环等三大部件对柴油机窜气的影响。并且通过对三大部件的检测，找出了造成该机窜气的根本原因。

关键词：柴油机 窜气 气缸 活塞 活塞环 磨损 密封

本文分析笔者在某轮工作期间遇到的一起柴油主机气缸窜气故障的原因及解决办法，敬请同行指正。

1故障现象

8NVD48A-2U型柴油主机。额定转速410 r／min。曲轴箱有抽逐装置，柴油机运行时利用部份增压空气将油气排至室外。

某次航行途中，主机按额定转速410 r／min运行，大量油气从曲轴箱量油孔冒出，甚至曲轴箱油气抽逐装置有时间歇喷射状排出大量白色烟雾。

2故障原因分析和消除

该机曲轴箱装有油气抽逐装置，柴油机运转中，曲轴箱始终保持负压，曲轴箱本不会集聚大量油气。而本故障中量油孔喷出大量油气，说明有大量燃气窜人曲轴箱。据此，排除曲轴箱油气抽逐装置故障的可能，判定为主机气缸窜气。

(1)应急措施

当即降负荷，油门减至六档，转速减至300r／min，量油孔喷出油气减少，维持航行。

(2)检查

然后，针对气缸窜气的可能原因，检查缸套、活塞、活塞环。

(A)检查、测量各缸套：

·未见破损，

·数据显示，直径、椭圆度等均未超过规定范围。

(B)检查、测量各缸筒形铝活塞：

·未见破损：

·活塞裙部。直径、椭圆度、不柱度、与缸套间隙等，均未超过规定范围；

·活塞环槽，未见异常磨损，上下平面平整光滑，无明显喇叭口状。

(C)检查、测量各缸活塞环：

·天地间隙。各缸各环都在规定范围内；

·搭口间隙。各缸各环均在3—4 mm之间，虽然较大，但未超过磨损极限(该机说明书要求，活塞环搭口的装配间隙1．05～1．50mm，磨损极限5．0mm)。

看来，缸内窜气另有原因。

(3)故障原因

故障前最近的一次维修时，活塞环全部换新并充分磨合。其后运行中主机排温、淡水温度、滑油温度、滑油压力等各参数均在正常范围内，滑油(定期检查)正常，空气滤器无破损(不会有颗粒状异物进入燃烧室)，亦未有过拉缸。故障前最近的一次维修至此故障发生，柴油机仅运转2 400小时(吊缸维护周期6 000小时)，虽然各缸各活塞环外圆磨损未超过磨损极限，但磨损速率大于正常范围。活塞环为什么异常磨损呢?不得不怀疑活塞环质量不良。

找来一根故障前最近的一次维修使用的活塞环检查弹力。用力压活塞环至端口间隙为0后释放，再用力张开活塞环后释放，有明显的塑性变形，与柴油机制造厂购进的活塞环不同。

再查发现，提供故障前最近的一次维修所使用活塞环的供应商，进货渠道不明。

可见，故障前最近的一次维修所使用的活塞环弹力不足，再经磨损，环外圆面于缸套贴合不紧，是这次故障的主要原因。

用从柴油机制造厂购进的备件，更换该机各缸全部压缩环和刮油环，缸内窜气故障消除。

3影响柴油机缸内窜气的因素和防范

柴油机燃烧室燃气的密封。由缸盖、活塞、缸套和活塞环配合形成。除缸盖外，活塞、缸套和活塞环等都可能影响燃烧室的密封引起气缸窜气。

3．1缸套

(1)缸径增大

缸套，与活塞环摩擦，内径不断增大，因而与活塞、活塞环之间的间隙也会增大，导致燃气从它们的间隙窜人曲轴箱。若有拉缸，磨损更严重，加重窜气现象。

缸套与活塞间隙过大，会引起活塞上下运动时偏摆。偏摆的活塞，挤压活塞环，恶化活塞环与气缸的适应程度，导致活塞环在环槽内不规则的轴向、径向运动和振动，进一步降低气缸的气密程度。

(2)缸套变形

缸套变形，指缸套的圆度、圆柱度等改变。

缸套变形。也会恶化活塞环与气缸的适应程度，导致活塞环在环槽内不规则的轴向、径向运动和振动，进一步降低气缸的气密程度，严重时会导致活塞环局部不接触气缸，加大漏气通道。

3．2活塞

(1)活塞环槽磨损

活塞环槽的工作环境相对恶劣：

·高温明显降低环槽的强度和硬度，加速磨损；

·燃烧产生的积炭．产生磨粒磨损；

·使用高硫份燃油以及低温运转(启动、停车、冷却水温度过低等)时，产生腐蚀磨损。

环槽过度磨损和，或不规则磨损．会使运动中的活塞环跳动甚至扭曲，气缸密封性变差。

(2)活塞裙部磨损

活塞裙部，在活塞上下运动中起导向作用。活塞裙部磨损。会使活塞上下运动时偏摆，导致活塞环与缸套的适应性变差，气缸气密性下降。

活塞裙部磨损，还加大活塞与缸套间隙，增加缸内气体泄露量。

3．3活塞环

活塞环，在活塞往复运动时，外表面持续与缸套摩擦，相比缸套各部位轮流间歇摩擦更易磨损，失效的可能性也比缸套大。

气缸窜气，大多因为活塞环技术状态不佳。

(1)搭口间隙和天地间隙

缸内气体漏过活塞环的通路分两路：

·直接通过搭口；

·环的上天地间隙——背隙——下天地间隙。

而活塞环的外圆面磨损增大搭口间隙；活塞环的上下平面磨损增大天地间隙。

气缸窜气量，随搭口、天地等间隙的增大而增加。

搭口间隙与窜气量的关系见图l。

此外，活塞环的天地间隙过大、弹力减弱等，还会导致活塞往复运动时活塞环颤振、悬浮和不规则运动，加剧气缸窜气。

图1 搭口间隙与窜气量的关系

(2)活塞环下端面与活塞环槽下平面燃烧过程，缸内压力高。窜气最严重。此时虽然活塞下行，因缸内气体高压，活塞环仍紧贴环槽下平面。

4防范

防范气缸窜气，最重要的是：

·加强维护，确保活塞环下端面与环槽下平面、活塞环外圆面与缸套等的接触面积大、贴合良好；

·保持气缸润滑良好。尤其高负荷和低转速。

作者：上海港引航站 邹剑群  来源：航海技术