當(dāng)前,絕大多數(shù)船舶采用柴油機(jī)作為動(dòng)力裝置。柴油機(jī)燃燒不良,危害有三,增加耗油率降低經(jīng)濟(jì)性,超負(fù)荷(包括熱負(fù)荷和機(jī)械負(fù)荷)損壞設(shè)備,排氣增大污染環(huán)境甚至超過(guò)排放標(biāo)準(zhǔn)被港口國(guó)滯留。
保持柴油機(jī)燃油良好燃燒是輪機(jī)人員的職責(zé)。
柴油機(jī)示功圖,除計(jì)算功率外,還可以顯示柴油機(jī)燃油燃燒過(guò)程。比較實(shí)測(cè)示功圖與正常示功圖,參照柴油機(jī)主要特性參數(shù),可判斷柴油機(jī)故障點(diǎn),以便及時(shí)合理調(diào)整和檢修,確保柴油機(jī)安全可靠、經(jīng)濟(jì)。
本文試圖從柴油機(jī)示功圖和主要特性參數(shù)分析缸內(nèi)燃燒情況,指出可能的故障點(diǎn)。
1正常示功圖
示功圖,主要指P-V圖和P-Ф圖(展開(kāi)圖)。
畸形示功圖,指示功器選用不當(dāng)、示功器本身故障、示功器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)不正常等生成的不正常示功圖,與柴油機(jī)無(wú)關(guān),本文不討論。
異常示功圖,指柴油機(jī)故障生成的示功圖,可分別按爆壓高和爆壓低分析。
正常示功圖,工作過(guò)程曲線圓滑,無(wú)異常波動(dòng),無(wú)過(guò)度銳角和突變,壓縮壓力和爆壓與說(shuō)明書(shū)規(guī)定數(shù)值一致,如圖1。
2爆壓高示功圖
爆壓高,指爆炸壓力高出正常值。
2.1爆壓高伴有排氣溫度升高
如圖2所示(圖中虛線表示正常值),爆炸壓力高出正常值,膨脹線也比正常高,且伴有排氣溫度升高,可判斷是噴油量增加,做功增多,即主機(jī)超負(fù)荷,檢查高壓油泵齒條可見(jiàn)刻度指示過(guò)大。
故障點(diǎn)通常在:
·燃油發(fā)熱值增加,
·調(diào)速器輸出過(guò)大,
·油門控制桿連接松動(dòng)導(dǎo)致長(zhǎng)度變化,
·油門控制桿或油泵齒條卡在大油量位置,等。
2.2爆壓高伴有排氣溫度降低
若爆炸壓力偏高,同時(shí)伴有排氣溫度降低,示功圖顯示燃燒過(guò)程曲線過(guò)早離開(kāi)壓縮曲線,膨脹過(guò)程曲線比正常曲線偏低,如圖3所示(圖中虛線表示正常值),可判斷是噴油定時(shí)過(guò)早且噴油量不增加。
(1)噴油定時(shí)過(guò)早:
·上死點(diǎn)前燃油已噴入氣缸,單缸內(nèi)壓力和溫度尚低不能點(diǎn)燃燃油,油霧積存在缸內(nèi);
·當(dāng)活塞上行到接近上死點(diǎn)時(shí),缸內(nèi)壓力和溫度升高,較多燃油同時(shí)燃燒,缸內(nèi)壓力急劇升高,柴油機(jī)
工作粗暴引起振動(dòng)和敲擊,示功圖顯示燃燒過(guò)程曲線過(guò)早離開(kāi)壓縮曲線,壓力峰值前移。
(2)噴油量不增加,大部分燃油在上死點(diǎn)附近燃燒完畢,后燃減少,示功圖顯示膨脹線偏低,排氣溫度也比正常低。
噴油定時(shí)過(guò)早且噴油量不增加,故障點(diǎn)通常在:
·高壓油泵噴油定時(shí)提前,尤其是回油閥調(diào)節(jié)式高壓油泵?;?/SPAN>
·噴油器啟閥壓力即噴油壓力過(guò)低(例如油頭彈簧斷裂)。
2.3爆壓高伴有壓縮壓力升高
壓縮壓力高,可能導(dǎo)致爆炸壓力升高。
壓縮壓力高,有幾種可能:
·減少缸頭墊片或增加連桿大端墊片,致使氣缸余隙過(guò)小,壓縮壓力升高,導(dǎo)致爆炸壓力偏高。但是減少缸頭墊片或增加連桿大端墊片,都是為了調(diào)整氣缸余隙即調(diào)整壓縮壓力,一般都經(jīng)過(guò)計(jì)算,壓縮壓力不會(huì)過(guò)高。
·換新缸套、活塞和活塞環(huán),增加了氣缸密性,導(dǎo)致壓縮壓力增加,導(dǎo)致爆炸壓力升高。但是換新缸套、活塞和活塞環(huán),只能恢復(fù)氣缸氣密程度,壓縮壓力不會(huì)高出設(shè)計(jì)值,當(dāng)然也不會(huì)導(dǎo)致爆炸壓力過(guò)高。
·掃氣溫度(含海水溫度)過(guò)高,壓縮壓力可能高出設(shè)計(jì)值導(dǎo)致爆炸壓力過(guò)高,等。
所以,爆炸壓力高于正常值且伴有壓縮壓力高,主要是掃氣溫度(含海水溫度)過(guò)高所致。
3爆壓低示功圖
爆壓低,指爆炸壓力低于正常值。
3.1爆壓低伴有排溫高
爆壓降低伴有排溫高,示功圖顯示壓縮與膨脹曲線有明顯分界點(diǎn),壓力曲線高度偏低,最高壓力滯后,膨脹過(guò)程曲線高于正常位置(見(jiàn)圖4,圖中虛線表示正常值)。
這種情況,多因噴油太遲,燃燒過(guò)程滯后引起,故障點(diǎn)可能是:
·單位時(shí)間噴油量減少,例如油泵柱塞偶件磨損漏油,或燃油凸輪和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)磨損,或油頭噴孔結(jié)碳堵塞延長(zhǎng)噴油時(shí)間引起后燃。示功圖顯示,噴油定時(shí)無(wú)明顯變化但最高壓力偏低,且排氣溫度升高。
·油頭霧化不良(漏油),膨脹過(guò)程中積在缸內(nèi)的燃油燃燒引起后燃使缸內(nèi)壓力和溫度比正常高。示功圖現(xiàn)示最高壓力偏低,膨脹曲線高于正常曲線且有小鋸齒狀波動(dòng)。
·噴油壓力太高致使針閥跳動(dòng)造成多次重復(fù)噴射。示功圖顯示膨脹曲線前段呈不平滑波浪形。
·霧花形狀與燃燒室不匹配,油霧噴到氣缸壁或活塞上,惡化并延長(zhǎng)燃燒過(guò)程。示功圖顯示膨脹曲線高于正常位置。
3.2爆壓低伴有排溫低
示功圖“矮小”,最高壓力偏低,膨脹曲線偏低,壓縮曲線和膨脹曲線有明顯的壓力波動(dòng),且排溫低,功率不足(如圖5所示,圖中虛線表示正常值)。某一(些)氣缸低轉(zhuǎn)速時(shí)還可能表現(xiàn)為轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定。
原因可能是,氣缸供油不夠或進(jìn)氣不足。
(1)氣缸供油不足,原因可能有:
·柴油機(jī)供油系統(tǒng)故障(濾器堵塞、供油泵故障、油泵的油門齒條卡死等)
·高壓油泵柱塞偶件過(guò)度磨損,
·出油閥關(guān)閉不嚴(yán),等。
(2)氣缸進(jìn)氣不足,原因可能有:
·氣缸過(guò)度磨損,
·活塞環(huán)咬死在槽內(nèi)失效,
·排氣閥嚴(yán)重泄漏,
·增壓器故障,
·空冷器堵塞,等。
3.3爆壓低伴有壓縮壓力下降
若爆壓下降的同時(shí)壓縮壓力下降,且排溫升高,則是掃氣壓力太低供氣不足,導(dǎo)致燃燒惡化。
故障點(diǎn)可能是:
·氣口堵塞;
·增壓系統(tǒng)故障;
·活塞桿填料函失效;
·排氣閥關(guān)閉不嚴(yán);
·活塞環(huán)咬死或磨損過(guò)大;
·缸套磨損超極限;
·塞頂嚴(yán)重?zé)g,等。
作者:劉賜輝 來(lái)源:航海技術(shù)