圖1  柴油機(jī)機(jī)油消耗大的原因

圖2  機(jī)油消耗量大檢查步驟圖

 

二、引起機(jī)油過量消耗的原因分析

1、機(jī)油粘度選用不當(dāng)

      據(jù)調(diào)查資料顯示，因機(jī)油粘度等級(jí)選用不當(dāng)，引起柴油機(jī)過度磨損是造成機(jī)油過量消耗的主要因素之一。

（1）機(jī)油的粘度過高或過低

      機(jī)油的粘度越高，油的消耗也相對(duì)越少（如圖3），但若油的粘度過高，其殘?zhí)亢枯^大，凝點(diǎn)較高，熱氧化安定性，低溫啟動(dòng)性、潤(rùn)滑性、洗消作用以及泵送性也較差，極易引發(fā)活塞（環(huán)）與缸壁間產(chǎn)生半（干）摩擦，而導(dǎo)致活塞環(huán)（氣缸）過度磨損、彈力減弱、粘環(huán)以及刮油環(huán)回油孔被沉積物堵塞等，造成大量機(jī)油竄入燃燒室引起過量消耗。機(jī)油粘度低，流動(dòng)性、冷卻性及洗消作用較好，但粘度低于一定值時(shí)，油消耗會(huì)大大增加，因?yàn)榈驼扯葯C(jī)油揮發(fā)性高，同時(shí)密封性也較差，造成大量消耗及泄露。同時(shí)，粘度過低的機(jī)油，由于承載能力低，易使油膜產(chǎn)生破裂；而且還會(huì)引起機(jī)油壓力明顯下降，使之不能有效泵送到各工作部位，導(dǎo)致機(jī)件得不到正常的潤(rùn)滑，加速氣缸、活塞環(huán)的磨損，增加機(jī)油的耗量。圖4為機(jī)油粘度與活塞環(huán)、氣缸磨損的關(guān)系。

 

圖3 柴油機(jī)機(jī)油的粘度與消耗關(guān)系曲線圖

圖4  柴油機(jī)機(jī)油粘度與汽缸(活塞環(huán))磨損關(guān)系

 

（2）機(jī)油壓力過高

      機(jī)油壓力過高，機(jī)油的消耗量也大（如圖5）；同時(shí)，柴油機(jī)工作時(shí)冷卻液溫度過高，會(huì)引起機(jī)油粘度降低，造成機(jī)油的揮發(fā)，增加機(jī)油的消耗（如圖6所示）。

 

圖5  柴油機(jī)機(jī)油壓力與機(jī)油消耗關(guān)系

圖6  柴油機(jī)水溫與機(jī)油消耗關(guān)系

 

2、機(jī)油質(zhì)量差

      機(jī)油的性能品質(zhì)對(duì)機(jī)油消耗影響，主要表現(xiàn)在揮發(fā)性和抗泡性。

（1）抗揮發(fā)性低

    機(jī)油有一項(xiàng)很重要的參數(shù)叫抗揮發(fā)性，性能越高，抗揮發(fā)能力就越強(qiáng)，反之越低，抗揮發(fā)能力就越低。若經(jīng)過檢查，機(jī)械部件磨損在正常范圍之內(nèi)，也沒有機(jī)油的泄漏，油氣回收裝置工作正常。所以機(jī)油減少的原因已經(jīng)非常明顯，就是因?yàn)闄C(jī)油的抗揮發(fā)能力不足導(dǎo)致的。

      試驗(yàn)表明，機(jī)油的餾分范圍越輕，揮發(fā)性越大，機(jī)油的消耗也越大（如圖7）。現(xiàn)代柴油發(fā)電機(jī)由于對(duì)燃油經(jīng)濟(jì)性的要求，廣泛應(yīng)用低粘度多級(jí)機(jī)油，以及油溫、機(jī)體溫度過高也是造成機(jī)油揮發(fā)大、油耗增加的主要原因之一。

（2）抗泡性差

      抗泡性是指機(jī)油在激烈的攪拌過程中抗泡沫形成的能力。泡沫對(duì)柴油機(jī)的正常工作有很大的危害，主要表現(xiàn)在使機(jī)油的密封性下降；形成絕熱層使傳熱效果下降；使油泵抽空，油路產(chǎn)生氣阻，造成供油中斷和潤(rùn)滑效能下降等。從而加速缸壁、活塞和環(huán)壁的磨損，引起機(jī)油的上竄。
      特別是現(xiàn)代高強(qiáng)度柴油機(jī)中泡沫生成趨勢(shì)更為嚴(yán)重。主要是由于使用條件日趨苛刻，油的變質(zhì)加速，生成的醇酸老化產(chǎn)物都會(huì)助長(zhǎng)起泡；同時(shí)，現(xiàn)代機(jī)油為了改善潤(rùn)滑油的各種性能，均含有大量的清凈分散劑，抗氧化腐蝕等性能添加劑，這些添加劑大都為化學(xué)表面活性化合物，也是增長(zhǎng)機(jī)油起泡的主要因素。

3、燃燒室負(fù)壓過大

      據(jù)文獻(xiàn)記載，在汽缸、活塞、活塞環(huán)配合副間隙正常時(shí)，引起機(jī)油上竄燃燒室的主要因素是燃燒室負(fù)壓過大而致(低于曲軸箱內(nèi)的壓力)。圖8為某四沖程六缸柴油機(jī)，進(jìn)氣壓力與機(jī)油消耗量的關(guān)系。

      從圖8中可以看到，隨著燃燒室進(jìn)氣壓力的降低，其機(jī)油耗量呈明顯上升的趨勢(shì)。柴油機(jī)在工作時(shí)，汽缸壁上的機(jī)油在活塞（環(huán)）“泵油效應(yīng)”以及強(qiáng)大壓力差作用下，通過活塞與缸壁，活塞環(huán)與環(huán)槽之間的間隙被泵入燃燒室，造成機(jī)油消耗量劇增。

 

圖7  柴油機(jī)機(jī)油揮發(fā)性與消耗的關(guān)系

圖8  柴油機(jī)進(jìn)氣壓力與機(jī)油消耗的關(guān)系曲線圖

 

4、汽缸套熱變形

      在形狀精確的氣缸里，機(jī)油可由活塞和活塞壞加以控制。但是，如果氣缸有了錐度和失圓度，油控就變得很閑難了。造成氣缸變形的原因除了磨損外，還有熱分布不均（如圖9所示）或鏜缸體時(shí)未將軸承蓋擰緊到位。柴油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，當(dāng)汽缸熱變形超過某一限度時(shí)，活塞、活塞環(huán)便不能充分適應(yīng)氣缸的變形量，在局部會(huì)出現(xiàn)較大上油的通路。同時(shí)，局部的熱變形還會(huì)引發(fā)活塞環(huán)在高速滑動(dòng)的過程中出現(xiàn)不規(guī)則的扭曲變形以及懸浮和顫振現(xiàn)象，造成大量機(jī)油竄入燃燒室。

5、轉(zhuǎn)速及運(yùn)轉(zhuǎn)模式變化

      試驗(yàn)表明，隨著轉(zhuǎn)速的增高，機(jī)油耗量明顯上升(如圖10所示)。

      因?yàn)榛钊⒒钊h(huán)在與汽缸作相對(duì)高速滑動(dòng)時(shí)，其溫度會(huì)驟升，從而導(dǎo)致活塞環(huán)的彈力及氣密性下降；同時(shí)，高速滑動(dòng)的刮油環(huán)，由于慣性的作用，其控制機(jī)油上竄的機(jī)能將明顯下降；而且高速滑動(dòng)的活塞環(huán)還會(huì)出現(xiàn)異常的“顫振”和“懸浮’現(xiàn)象。
另外，不同的運(yùn)轉(zhuǎn)模式，機(jī)油消耗量也有較大差異。如柴油機(jī)啟動(dòng)、停機(jī)頻繁；反復(fù)多次加減速以及經(jīng)常在發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)狀態(tài)下運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，其機(jī)油耗量將比穩(wěn)定轉(zhuǎn)速下的消耗量增加10%--30%。

 

圖9  柴油機(jī)運(yùn)行時(shí)缸套溫度分布圖

圖10  柴油機(jī)轉(zhuǎn)速與機(jī)油耗量關(guān)系曲線圖

 

6、活塞、活塞環(huán)與缸壁的配合間隙

      當(dāng)汽缸壁與活塞第一道環(huán)壁的磨損量超過正常間隙的20％時(shí)，其機(jī)油的耗量將增加2倍以上（如圖11所示），而與活塞環(huán)徑向磨損的3次方成正比。

      造成汽缸壁和活塞環(huán)組磨損的主要原因有：高的滑動(dòng)速度和加速度（滑動(dòng)速度一般為：7～16ｍ/s;加速度為12000～15000ｍ/s2）；柴油機(jī)負(fù)荷和較高的燃燒壓力（使活塞環(huán)與缸壁間，活塞側(cè)面與缸套間以及環(huán)與環(huán)槽間承受很高不均衡的壓力。如圖12所示）；機(jī)油粘度、汽缸壁溫度以及燃料的品質(zhì)等。尤其是汽缸上部、第一道壓縮環(huán)及活塞環(huán)壁，因潤(rùn)滑條件惡劣，再加上受到爆發(fā)沖程高溫高壓氣流的沖擊，以及使用操作不當(dāng)?shù)纫蛩氐挠绊懀s有40％左右的柴油機(jī)在磨合運(yùn)轉(zhuǎn)期間，均發(fā)現(xiàn)有不同程度的異常磨損現(xiàn)象

 

圖11  柴油機(jī)缸壁、活塞環(huán)壁間隙與機(jī)油耗量關(guān)系曲線圖

圖12  柴油機(jī)活塞環(huán)上的壓力分布情況

 

7、密封墊失效和外部滲漏

      當(dāng)發(fā)現(xiàn)柴油發(fā)電機(jī)機(jī)油消耗過多時(shí)，應(yīng)首先檢查機(jī)體和齒輪室蓋、后蓋、蓋罩等連接處是否有漏油現(xiàn)象。如漏油，應(yīng)注意觀察各連接部位的密封墊是否完整，要對(duì)損壞的密封墊進(jìn)行更換。若密封墊完整，應(yīng)撿查各部位的連接螺絲是否松動(dòng)。對(duì)松動(dòng)的螺栓用扳手上到規(guī)定扭力即可。

      氣缸蓋密封墊，是安裝在氣缸體和氣缸蓋之間的彈性密封元件。由于缸體和缸蓋之間不可能絕對(duì)平整，因此，就需要有氣缸蓋密封墊來防止高壓氣體、潤(rùn)滑油及冷卻水從它們之間的空隙竄出，保證結(jié)合面處有良好的密封性。氣缸體上鉆有一個(gè)潤(rùn)滑油道，它延伸到氣缸蓋上，將機(jī)油引到搖臂。若氣缸蓋墊不能將此部位很好地密封，機(jī)油就會(huì)進(jìn)入氣缸或柴油發(fā)電機(jī)冷卻液中。如在冷卻液中發(fā)現(xiàn)機(jī)油，或者靠近缸體油道的火花塞不斷地被機(jī)油污染，即表明內(nèi)部存在漏油問題，則此氣缸蓋墊需要更換。

8、磨損造成的消耗

（1）正常磨損消耗

      柴油發(fā)電機(jī)長(zhǎng)期使用形成的正常磨損，或因保養(yǎng)不當(dāng)形成的非正常磨損，均會(huì)使柴油機(jī)的缸套形成縱行拉痕，缸徑、活塞側(cè)間隙超出規(guī)定值，使活塞環(huán)的撐力相應(yīng)減小，出現(xiàn)刮油不凈現(xiàn)象。或因油環(huán)內(nèi)的內(nèi)撐扭曲簧斷開在油環(huán)的開口位置，致使刮油不凈而參與燃燒，造成機(jī)油嚴(yán)重消耗癥狀，表現(xiàn)為柴油機(jī)起動(dòng)困難，排氣管有明顯的藍(lán)煙冒出，呼吸器噴油嚴(yán)重。再者，活塞本應(yīng)向上的一側(cè)，在裝配時(shí)因方向倒置使燃燒室形成倒置狀態(tài)，雖不會(huì)影響柴油發(fā)電機(jī)的起動(dòng)，但機(jī)油的損耗會(huì)相當(dāng)嚴(yán)重，每天油耗在0.5公斤左右。

（2）異常磨損消耗

      氣缸中存有過多或過大的磨損時(shí)會(huì)引起氣缸嚴(yán)重的磨料磨損；柴油發(fā)電機(jī)由于長(zhǎng)期處于高溫高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，氣缸和活塞環(huán)之間會(huì)發(fā)生異常的黏著磨損；柴油發(fā)電機(jī)經(jīng)常低溫運(yùn)轉(zhuǎn)，又會(huì)導(dǎo)致氣缸異常的腐蝕磨損；氣缸和活塞中心線不重合時(shí)，會(huì)導(dǎo)致活塞偏缸，使氣缸和活塞偏磨。這些都會(huì)使竄入燃燒室而被燃燒的機(jī)油量大大增加。通過檢查柴油發(fā)電機(jī)氣缸壓力，可判斷氣缸的密封性。若氣缸壓力不足，而在向活塞周圍加入機(jī)油后，缸壓明顯升高，即可斷定氣缸漏氣，這可能是氣缸和活塞異常磨損引起，此時(shí)應(yīng)打開缸蓋視情處理。如確實(shí)為氣缸和活塞異常磨損，在對(duì)氣缸進(jìn)行鏜削、磨削或更換缸套后，還應(yīng)找出引起異常磨損的原因。

9、油底殼的油位過高

     機(jī)油加多后，多余的潤(rùn)滑油會(huì)被帶入燃燒室燃燒，導(dǎo)致油耗過大。應(yīng)排出多余的潤(rùn)滑油，使其儲(chǔ)油量在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。

注意事項(xiàng)：檢查油面時(shí)，應(yīng)特別注意油尺規(guī)格要與原廠要求相符。

10、活塞環(huán)錯(cuò)裝

      柴油發(fā)電機(jī)使用的氣環(huán)種類較多，就其斷面形狀來分，常用的有平氣環(huán)、錐面環(huán)、扭曲環(huán)、扭曲錐面環(huán)、反扭曲錐面環(huán)、扭曲刮油環(huán)、桶面環(huán)及大力岸環(huán)等。安裝新環(huán)時(shí)，除平環(huán)和桶面環(huán)外，都有裝配方向要求，如錐面環(huán)標(biāo)有“0”或“頂”記號(hào)的一面朝上，扭曲環(huán)外圓切口一面朝下、內(nèi)圓切口一面朝上等。安裝使用過的平環(huán)或桶面環(huán)時(shí)，應(yīng)按原裝配方向裝回。保修過程中如不按規(guī)定裝環(huán)，會(huì)使氣環(huán)的泵油作用加強(qiáng)，導(dǎo)致燒機(jī)油現(xiàn)象嚴(yán)重。現(xiàn)代柴油發(fā)電機(jī)多使用組合式油環(huán)，它一般由油環(huán)和襯簧組成。安裝時(shí)襯簧應(yīng)小心地對(duì)接，一些修理工為圖安裝方便，將襯簧剪去一些，甚至有時(shí)干脆不裝襯簧，襯簧張力降低后，就不能使活塞環(huán)以足夠的壓力壓到氣缸上。

 

三、解決機(jī)油消耗大的措施

      以康明斯KTA50-G3型柴油機(jī)為例，該機(jī)型屬于四沖程、16缸V型排列、廢氣渦輪增壓、帶中冷器、直噴式柴油機(jī)。該機(jī)采用濕式油底殼帶有進(jìn)氣閥座潤(rùn)滑的壓力循環(huán)潤(rùn)滑系統(tǒng)。進(jìn)氣閥座潤(rùn)滑系統(tǒng)是利用機(jī)油計(jì)量泵定量地把機(jī)油供給中冷器空氣出口中的噴嘴，機(jī)油通過噴嘴與增壓空氣相混合后經(jīng)進(jìn)氣閥進(jìn)入燃燒室，而空氣中的機(jī)油會(huì)吸附在進(jìn)氣閥及閥座上對(duì)其進(jìn)行潤(rùn)滑以減少點(diǎn)蝕。

1、改進(jìn)設(shè)計(jì)、制造工藝

（1）提高缸套壁厚制造的均勻性；選用耐磨性好、熱穩(wěn)定性能優(yōu)良的材料（如鉻硅鑄鐵、鎳鑄鐵、 鋁硅合金）等，以提高缸套抗熱變形能力和耐磨性。

（2）嚴(yán)格控制缸套內(nèi)壁的粗糙度和鏜磨質(zhì)量，采用激光處理工藝對(duì)內(nèi)表面強(qiáng)化處理等以提高柴油 機(jī)初期運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的磨合性，減少磨損．

（3）在保證柴油機(jī)正常工作的條件下，盡量減少活塞頂端環(huán)岸與缸壁間的間隙；活塞環(huán)槽內(nèi)鑲套 或鍍鉻；選用雙層涂鍍環(huán)及性能優(yōu)良的填充環(huán)等，以提高在磨合運(yùn)轉(zhuǎn)期活塞（環(huán)）對(duì)氣缸的良好的順 應(yīng)性和磨合性。

（4）適當(dāng)提高空氣濾清器的容量；合理布局和設(shè)計(jì)進(jìn)排氣道；采用增壓技術(shù)等，以提進(jìn)氣壓力。

2、加強(qiáng)使用、維護(hù)和保養(yǎng)工作

（1）新機(jī)在磨合運(yùn)轉(zhuǎn)期內(nèi)，禁止長(zhǎng)時(shí)間在負(fù)荷猛增猛減以及高速狀態(tài)下工作；冬季啟動(dòng)時(shí)應(yīng)做好 預(yù)熱和保溫工作，并盡量減少冷啟動(dòng)和拖啟動(dòng)次數(shù)。

（2）避免在高溫、高速、大負(fù)荷狀態(tài)下過頻熄火以及在高速下長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)。

（3）認(rèn)真做好對(duì)曲軸箱通風(fēng)裝置、廢氣循環(huán)系統(tǒng)以及各種濾清器的清洗和濾芯的更換工作。

（4）加強(qiáng)對(duì)汽缸墊、氣門密封圈、氣門間隙以及噴油器等機(jī)件的密封性檢查和維護(hù)工作， 使其保持良好的技術(shù)狀態(tài)。

（5）及時(shí)做好對(duì)曲軸、連桿軸瓦技術(shù)狀況的檢查和調(diào)整工作。

3、提高裝配、維修質(zhì)量

（1）合理選配缸套與缸體間的過盈量及正確的裝配方法，防止產(chǎn)生應(yīng)力集中和發(fā)生永久變形；并 切實(shí)做好活塞與汽缸間隙的選配和調(diào)整工作。

（2）正確選配和組裝活塞環(huán)，活塞環(huán)端口禁止隨意的往復(fù)壓縮和擴(kuò)張，以防產(chǎn)生軸向扭曲和永久 的變形；活塞環(huán)的“三隙”必須符合規(guī)定要求；裝配時(shí)，必須用專用工具，防止因裝入方法不當(dāng)，產(chǎn) 生變形、扭曲、應(yīng)力集中以及損傷等。同時(shí)，應(yīng)確保安裝順序及方向的正確性。

（3）提高連桿軸承和主軸承的裝配質(zhì)量，使其保持良好的接觸面積和配合間隙；并作好對(duì)氣門密封圈、氣門閥座的密封性檢查和調(diào)配工作。

（4）加強(qiáng)柴油機(jī)裝配后的冷磨和熱試，并認(rèn)真作好拆檢，調(diào)試和清洗工作。

4、合理選用和加注機(jī)油

      不同質(zhì)量、粘度等級(jí)的機(jī)油，其添加劑的成份、類型以及粘溫特性等性能有較大的差異。所以， 在選用時(shí)必須根據(jù)柴油機(jī)的性能、結(jié)構(gòu)、工況以及運(yùn)行條件等因素合理選用。

（1）一般新機(jī)（大修后）、技術(shù)狀態(tài)良好的柴油機(jī)，在保證正常潤(rùn)滑的條件下，應(yīng)優(yōu)先選用粘溫特 性好、品質(zhì)高、清洗能力強(qiáng)的中高檔的多級(jí)機(jī)油。反之，機(jī)油的粘度可適當(dāng)提高一些。

（2）不同質(zhì)量、粘度等級(jí)及不同使用類型的機(jī)油禁止混用；加注前一般應(yīng)不少于48h的沉淀；同 時(shí)，加注時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制其數(shù)量，防止油平面過高。

（3）定期檢查曲軸箱內(nèi)機(jī)油的數(shù)質(zhì)量，并做好定期更換。禁止在機(jī)油已經(jīng)變質(zhì)的情況下，直接將 新油注入曲軸箱。

（4）加注的場(chǎng)所必須無污染、無風(fēng)沙；器皿必須干凈、衛(wèi)生；防止水、塵埃等污染物混入。

 

總結(jié)：

      柴油發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)復(fù)雜，各結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)相互影響，若某部件或系統(tǒng)出現(xiàn)異常，勢(shì)必影響其它部件或系統(tǒng)，乃至影響整臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)的運(yùn)行，如因中冷器堵塞引起的冷卻水溫度偏高，進(jìn)而引發(fā)缸套潤(rùn)滑不良而造成缸套磨損，最終導(dǎo)致機(jī)油消耗量過高的故障。本文針對(duì)康明斯柴油發(fā)電機(jī)機(jī)油消耗量過高的原因進(jìn)行了系統(tǒng)分析，找出直接原因提出了全面有效的排除方法，對(duì)排除此類故障具有一定的參考和借鑒意義。

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