劉友

摘 要：船舶輪機(jī)員在工作中或多或少都遇到過(guò)柴油機(jī)排氣溫度非正常升高的問(wèn)題，引起此問(wèn)題的原因非常多，分析起來(lái)也較為繁瑣。本文通過(guò)作者20年工作中總結(jié)的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)柴油機(jī)排氣高溫原因進(jìn)行了分析，并列出了解決排氣高溫問(wèn)題的方法。

關(guān)鍵詞：柴油機(jī)；排氣高溫；原因分析；解決方法

中圖分類號(hào)：U664.121 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006—7973（2016）08-0050-02

柴油機(jī)排氣溫度異常，歸根到底就是燃燒質(zhì)量不好，燃油在燃燒室燃燒過(guò)程沒(méi)有按照設(shè)計(jì)的要求進(jìn)行。柴油機(jī)正常燃燒過(guò)程是及時(shí)（在上止點(diǎn)前后發(fā)火并燃燒完畢，通常以毫秒單位度量）、完全、平穩(wěn)（燃燒過(guò)程柔和并無(wú)敲缸現(xiàn)象，要求燃油在燃燒前必須經(jīng)歷燃油噴射、霧化、蒸發(fā)并與空氣充分混合，還要求壓縮空氣到達(dá)一定的溫度）和空氣利用率高?；诓裼蜋C(jī)良好燃燒過(guò)程的要求，我們來(lái)剖析引起排氣溫度高的一些原因。

1 柴油機(jī)排氣高溫原因分析

引起柴油機(jī)排氣高溫的原因主要有換氣質(zhì)量差、燃油系統(tǒng)故障等。

1.1 柴油機(jī)換氣質(zhì)量差會(huì)引起的排氣高溫

柴油機(jī)換氣質(zhì)量的好壞對(duì)柴油機(jī)的燃燒過(guò)程有著很大的影響，與排煙溫度也就是熱負(fù)荷的大小有直接關(guān)系，這是我們輪機(jī)管理人員的共識(shí)。在一些船上，由于忽視了對(duì)柴油機(jī)換氣系統(tǒng)必要的保養(yǎng)，使換氣質(zhì)量變壞，導(dǎo)致柴油機(jī)過(guò)量空氣系數(shù)α減小（不同柴油機(jī)燃燒過(guò)量空氣系數(shù)有所不同，增壓二沖程柴油機(jī)α=1.9～2.3；增壓四沖程柴油機(jī)α=1.7～2.1），燃燒惡化，排煙溫度升高，熱負(fù)荷增加，可靠性下降?？諝饬坎蛔銓?dǎo)致?lián)Q氣質(zhì)量差主要有以下幾個(gè)原因。

（1） 氣缸密封狀態(tài)差導(dǎo)致空氣量不足。每一型號(hào)柴油機(jī)都有一個(gè)固定壓縮比，即氣體被壓縮前后氣缸的容積比。一般四沖程柴油機(jī)進(jìn)入氣缸的氣體被壓縮終了時(shí)壓力可達(dá)到3.7-4.2Mpa（也是我們常說(shuō)的柴油機(jī)壓縮壓力）、溫度將上升到550-600℃，瞬間可點(diǎn)燃被噴進(jìn)氣缸的燃油。如果氣缸密封狀態(tài)差，壓縮壓力就會(huì)變小而導(dǎo)致壓縮終點(diǎn)溫度變低，就會(huì)使燃燒變遲而產(chǎn)生后燃。氣閥間隙調(diào)整不當(dāng)； 氣閥卡阻；氣閥漏氣（尤其是排氣閥因燒蝕而漏氣）；活塞環(huán)因磨損嚴(yán)重或斷裂而造成漏氣等都會(huì)引起氣缸密封變差的因素。

（2）掃氣壓力不足導(dǎo)致氣缸進(jìn)氣量不足。二沖程柴油機(jī)對(duì)掃氣壓力的要求是非常高的，管理過(guò)二沖程柴油機(jī)的輪機(jī)員都經(jīng)常遇到這樣情況，就是當(dāng)主機(jī)由機(jī)動(dòng)航行逐步加速到定速航行過(guò)程，開(kāi)始時(shí)掃氣壓力是由輔助風(fēng)機(jī)提供的，隨著增壓器效率的逐步提高，當(dāng)掃氣壓力上升到一定值時(shí)輔助風(fēng)機(jī)會(huì)自動(dòng)停止，輔助風(fēng)機(jī)自動(dòng)停止的短時(shí)間內(nèi)，各缸的排氣溫度和排氣總管溫度上升的非?？臁Ｎ覀兺ǔ５淖龇ㄊ羌铀偎俾士煲稽c(diǎn)，讓廢氣渦輪增壓器效率盡快提高，增加掃氣壓力，隨著掃氣壓力的提高各缸的排氣溫度和排氣總管的溫度會(huì)明顯下降。這是非常典型的因掃氣壓力不足而導(dǎo)致的排溫升高的例子。增壓四沖程柴油機(jī)換氣過(guò)程也存在掃氣過(guò)程，在進(jìn)氣階段之初利用進(jìn)、排氣閥重疊角實(shí)現(xiàn)燃燒室掃氣。同樣，掃氣壓力越大換氣越徹底。

掃氣壓力不足的主要原因：增壓器軸承損傷；柴油機(jī)長(zhǎng)時(shí)間低負(fù)荷運(yùn)行，增壓器效率低；掃氣系統(tǒng)有漏泄等。判斷氣缸內(nèi)空氣量是否充足，最直觀是看示功圖。氣缸進(jìn)氣量不足測(cè)取的示功圖和正常示功圖比較有如下特點(diǎn)：最高燃燒壓力PZ和壓縮壓力PC都降低；膨脹線與壓縮線均降低；示功圖面積減小，指示功率降低，排氣溫度升高。如果不能測(cè)取示功圖的中高速柴油機(jī)，就用爆壓表測(cè)取壓縮壓力和爆發(fā)壓力、檢查油門刻度和排煙溫度，與正常值比較一下也會(huì)非常直觀判斷是否正常。

（3）掃氣溫度高導(dǎo)致進(jìn)氣量不足。為了保證進(jìn)入柴油機(jī)氣缸的空氣量與噴入氣缸的燃油有一個(gè)合適的比例，現(xiàn)代柴油機(jī)都采用增壓系統(tǒng)。一般情況下，額定轉(zhuǎn)速情況下增壓器壓氣端出來(lái)的空氣為80-200℃，這就要求對(duì)被增壓器壓縮的空氣進(jìn)行冷卻來(lái)增加空氣密度，以滿足良好的燃燒條件。一般要求冷卻后進(jìn)機(jī)前的空氣溫度在42-45℃。通常情況下，柴油機(jī)進(jìn)氣溫度升高1℃，排氣溫度升高3℃。引起掃氣溫度升高的主要因素： 因空冷器臟堵或水泵效率下降而造成冷卻能力下降；因水溫升高而沒(méi)有調(diào)節(jié)調(diào)溫閥，或自動(dòng)調(diào)溫閥故障；掃氣箱著火等。

1.2 燃油系統(tǒng)故障導(dǎo)致排溫升高

燃油系統(tǒng)發(fā)生故障而導(dǎo)致后燃嚴(yán)重，造成排溫升高的因素有：噴油提前角太?。粐娪推饔妥祆F化不好或噴射終點(diǎn)有滴漏； 使用劣質(zhì)燃油會(huì)導(dǎo)致所有缸排溫和排氣總管溫度上升；各缸油門不均，油門大的因超負(fù)荷而導(dǎo)致排溫上升；高壓油泵出油閥故障；高壓油泵柱塞偶件因磨損嚴(yán)重而不能及時(shí)打開(kāi)噴油器等。

高壓油泵出油閥一般都帶有回油止回閥（鋼珠加彈簧），止回壓力一般在1.0Mpa左右，它的作用是防汽蝕和保證準(zhǔn)時(shí)供油，這個(gè)止回閥密封不嚴(yán)的話會(huì)導(dǎo)致油嘴針閥偶件氣蝕、柴油機(jī)啟動(dòng)困難和后燃現(xiàn)象等。

判斷柱塞偶件是否過(guò)度磨損的方法有很多，有條件情況下最好到專業(yè)廠家檢查，但大多數(shù)船舶是沒(méi)有這個(gè)條件的。個(gè)人認(rèn)為在船上判斷偶件密封好壞比較簡(jiǎn)單方法有：①無(wú)論是組合泵還是單體泵，平時(shí)用著時(shí)候沒(méi)發(fā)現(xiàn)有什么異常，但保養(yǎng)完噴油器將其壓力調(diào)到正常值時(shí)，啟動(dòng)柴油機(jī)變得比較困難時(shí)，很可能是高壓油泵偶件出現(xiàn)問(wèn)題了；②判斷單體泵偶件密封好壞時(shí)，啟動(dòng)柴油機(jī)讓其怠速運(yùn)轉(zhuǎn)，適當(dāng)加大單缸供油量，當(dāng)你能夠聽(tīng)到清脆的燃燒敲缸聲音證明此高壓油泵偶件密封是好的；③用輕油啟動(dòng)柴油機(jī)困難，輕重混合或重油直接啟動(dòng)反而容易，一定是高壓油泵柱塞偶件出現(xiàn)問(wèn)題了。

2 柴油機(jī)排氣高溫的危害

柴油機(jī)排氣溫度高有很多危害，主要表現(xiàn)在高溫腐蝕、氣閥裂紋或碎裂等方面。管理方若不足夠重視，會(huì)給船舶航行安全帶來(lái)重大影響。船舶機(jī)械的運(yùn)行環(huán)境要比陸地上的機(jī)械苛刻，若不保養(yǎng)好機(jī)器，特別是在遇到極端條件下時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)難以挽回的重大災(zāi)難。

2.1 高溫腐蝕

目前在航運(yùn)市場(chǎng)上普遍使用的劣質(zhì)燃油中含有大量釩、鈉和硫等元素。在燃燒過(guò)程中.硫、釩和鈉等元素形成氧化硫、五氧化二釩和氧化鈉等（這些氧化物的化學(xué)成份取決于過(guò)量氧氣和燃燒溫度）。氧化物之間要發(fā)生反應(yīng)，而且還要與滑油中的鈣反應(yīng)，形成低熔點(diǎn)的鹽類，有硫酸鈉，硫酸鈣和不同成份的釩酸鈉等。這些鹽類混合物熔點(diǎn)一般為535°C左右，同時(shí)具有較強(qiáng)的腐蝕性。當(dāng)零件溫度在550°C以上時(shí)，足以使釩、鈉化臺(tái)物處于熔化狀態(tài)，附著于零件表面。當(dāng)排氣閥在工作中時(shí)，由于排氣高溫（氣閥溫度可達(dá)650-800°C以上），使它以液態(tài)形成沉積在閥盤及閥座以及閥桿與閥面的過(guò)渡表面上。這時(shí)即使是非常耐腐蝕的硬質(zhì)合金鋼也會(huì)受到腐蝕，腐蝕結(jié)果在密封錐面上形成麻點(diǎn)、凹坑.凹坑相連就可能造成漏氣。

2.2 氣閥裂紋或碎裂

氣閥是在溫度循環(huán)變化條件下工作，難免會(huì)產(chǎn)生疲勞即熱疲勞。尤其排氣閥如長(zhǎng)期在排氣溫度過(guò)高的條件下工作，會(huì)降低材料的熱疲勞抗力，后果是閥盤邊緣或閥盤根部容易產(chǎn)生裂紋或碎裂繼而造成機(jī)損事故。

3 解決柴油機(jī)排氣高溫的方法

根據(jù)上面對(duì)柴油機(jī)排氣高溫的原因分析，解決柴油機(jī)排氣高溫有以下幾種方法：

3.1 確保柴油機(jī)換氣質(zhì)量良好

（1）保證燃燒室密封良好。工作人員應(yīng)定期按照說(shuō)明書(shū)要求對(duì)氣閥間隙進(jìn)行調(diào)整；定期按照說(shuō)明書(shū)要求檢查氣閥和氣閥導(dǎo)管之間的間隙；定期對(duì)旋閥器、氣閥進(jìn)行檢查；定期對(duì)活塞、活塞環(huán)進(jìn)行檢查。

（2）保證掃氣質(zhì)量。工作人員應(yīng)定期對(duì)增壓器進(jìn)行拆檢、清洗；避免柴油機(jī)長(zhǎng)時(shí)間低負(fù)荷運(yùn)行；保證柴油機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)密封性良好，無(wú)漏氣現(xiàn)象；定期對(duì)空冷器進(jìn)行清洗，對(duì)自動(dòng)調(diào)溫閥進(jìn)行拆檢，確保處于良好工作狀態(tài)。

3.2 確保燃油系統(tǒng)工作良好

燃油系統(tǒng)是輸送燃油供柴油機(jī)運(yùn)行的系統(tǒng)。燃油系統(tǒng)對(duì)保證柴油機(jī)正常運(yùn)行尤為重要。因此應(yīng)正確的對(duì)燃油系統(tǒng)進(jìn)行保養(yǎng)對(duì)，柴油機(jī)穩(wěn)定可靠的運(yùn)行至關(guān)重要。工作人員應(yīng)定期檢查噴油提前角，確保滿足說(shuō)明書(shū)要求；定期對(duì)噴油器進(jìn)行霧化試驗(yàn)；定期對(duì)各缸供油量進(jìn)行檢查；定期對(duì)高壓油泵、噴油器、出油閥進(jìn)行拆檢。

4 結(jié)論與建議

隨著柴油機(jī)單缸功率的提高，增壓器增壓壓力越來(lái)也高，這對(duì)增壓器管理就提出了更高的要求。然而，傳統(tǒng)上工作人員對(duì)“油”的管理較為重視，如比較重視對(duì)高壓油泵、噴油器等的維護(hù)保養(yǎng)；而對(duì)“氣”的管理還不夠重視，如在增壓器、空冷器、進(jìn)排氣道清潔程度，特別是增壓器的管理上還較為疏忽。大部分輪機(jī)管理人員都認(rèn)為增壓器比較神秘而不敢動(dòng)，越不敢拆開(kāi)檢查清潔，增壓器就越容易犯病。個(gè)人認(rèn)為只要認(rèn)真閱讀增壓器對(duì)應(yīng)的說(shuō)明書(shū)，嚴(yán)格按照說(shuō)明書(shū)的要求及步驟去拆裝就不會(huì)有問(wèn)題。關(guān)鍵是要注意說(shuō)明書(shū)所要求的幾個(gè)間隙值，一定要測(cè)量準(zhǔn)確，裝配螺栓時(shí)按照說(shuō)明書(shū)要求的扭力值，做到這些就不會(huì)有問(wèn)題了。