單體忠

摘要：本文對(duì)船用柴油機(jī)去碳環(huán)的原結(jié)構(gòu)、功用進(jìn)行了簡(jiǎn)單介紹，對(duì)其結(jié)構(gòu)提出了具體的新的改進(jìn)措施，除了對(duì)改進(jìn)后的功能作用和優(yōu)缺點(diǎn)做了詳細(xì)的論述外，還對(duì)改進(jìn)后的檢修操作注意事項(xiàng)做了詳細(xì)的說(shuō)明，建議相關(guān)類(lèi)型柴油機(jī)生產(chǎn)廠家，對(duì)柴油機(jī)去碳環(huán)進(jìn)行改進(jìn)，以獲得更大效益。

關(guān)鍵詞：柴油機(jī);去碳環(huán);改進(jìn)

0 ?引言

原去碳環(huán)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：近些年來(lái)，無(wú)論是筒型活塞式柴油機(jī)還是十字頭式柴油機(jī)，有的在氣缸套上端內(nèi)部裝設(shè)了去碳環(huán)，它的直徑稍小于缸套內(nèi)經(jīng)，且略大于活塞頂岸直徑，原去碳環(huán)內(nèi)徑上下一樣，外徑上下也一樣，不帶凸肩，它的縱上長(zhǎng)度，略短于活塞頂岸高度，不插入到氣缸蓋的拱深內(nèi)，只安裝在氣缸套的上部，而且插入到缸套內(nèi)部的部分比較短，僅插到活塞到達(dá)上止點(diǎn)時(shí)第一道活塞環(huán)以上的部分，和缸套內(nèi)經(jīng)對(duì)接的結(jié)合縫隙為整齊的一道圓縫，在圓周方向上，沒(méi)有方向，可以任意安裝。

它原有的作用，可以減少活塞頂岸結(jié)碳，從而減輕因活塞頂岸結(jié)碳對(duì)氣缸內(nèi)壁的油膜破壞，而導(dǎo)致的摩擦磨損;還可以減少氣缸油的消耗，并且當(dāng)去碳環(huán)磨損時(shí)，不需拆出氣缸套和活塞，只需拆下氣缸蓋，就可以單獨(dú)更換去碳環(huán)。該去碳環(huán)在有些類(lèi)型的柴油機(jī)中又叫防磨環(huán)，例如：在瓦錫蘭32型大功率中速四沖程柴油機(jī)中就叫防磨環(huán)。

然而筆者認(rèn)為，無(wú)論是叫去碳環(huán)還是叫防磨環(huán)，其實(shí)質(zhì)是一樣的，在此暫且就叫去碳環(huán);而且我認(rèn)為如果對(duì)去碳環(huán)加以改進(jìn)，還可以實(shí)現(xiàn)更多的功能，且為檢修維護(hù)活塞及活塞環(huán)帶來(lái)更大方便。

改進(jìn)方案如圖1。

圖中：1為深入到氣缸蓋中的拱深部分，2為凸肩，3為凸肩上的定位銷(xiāo)孔，4為取出去碳環(huán)時(shí)的頂絲孔，5為深入到氣缸套中的部分，6為去碳環(huán)和氣缸油布油槽吻合對(duì)接斷面，7為去碳部分和防磨部分的內(nèi)徑圓滑過(guò)渡。

1 ?去碳環(huán)的改進(jìn)

去碳環(huán)外徑上下一致，采用變內(nèi)徑尺寸的結(jié)構(gòu)，即去碳環(huán)相對(duì)于活塞上止點(diǎn)時(shí)的活塞頂岸部分內(nèi)徑稍小于氣缸直徑，以便于活塞到達(dá)上止點(diǎn)時(shí)，清除活塞頂上的結(jié)碳，而相對(duì)于活塞上止點(diǎn)時(shí)的活塞環(huán)帶及以下部分內(nèi)徑略大，與氣缸直徑相同;并在變徑處內(nèi)部采用圓滑過(guò)渡，可以減少應(yīng)力集中，防止斷裂;外部設(shè)計(jì)有一凸肩，（由于該凸肩正好墊壓固定在氣缸蓋和氣缸套的接縫處，所以凸肩的上下端面上皆加工有溝槽，以安裝氣缸蓋墊片和缸套凸肩墊片，凸肩四周，墊片溝槽外部均勻分布有定位的定位銷(xiāo)孔和拆卸時(shí)用的頂起螺絲孔，以便用螺絲固定在缸套的凸肩上，和拆出時(shí)安裝頂絲取出去碳環(huán)。）

去碳環(huán)凸肩以上部分，往上深入到氣缸蓋的拱深部分周邊的內(nèi)部圓柱面，圓柱面的上緣與氣缸蓋底面緊密吻合接觸，這樣，去碳環(huán)不僅可以實(shí)現(xiàn)原有的作用：（減少活塞頂岸結(jié)碳，減輕因活塞頂岸結(jié)碳對(duì)氣缸內(nèi)壁的油膜破壞而導(dǎo)致的摩擦磨損，減少氣缸油的消耗）;還可以承受氣缸內(nèi)燃燒時(shí)的主要的熱負(fù)荷和燃燒爆炸氣體壓力以及燃燒氣體的腐蝕。從而保護(hù)了氣缸蓋，延長(zhǎng)了汽缸蓋的使用壽命。

去碳環(huán)凸肩以下的部分，越過(guò)缸蓋和缸套的結(jié)合縫，下移進(jìn)入到缸套內(nèi)部，直至氣缸油注有嘴的布油槽位置，并在該處和缸套內(nèi)表面相對(duì)接，該接觸斷面采用規(guī)則的“人”字式接觸，就是在二沖程柴油機(jī)氣缸油注油潤(rùn)滑，氣缸內(nèi)壁的布油槽那里對(duì)接，槽下是氣缸套，槽上就是除碳環(huán)，這樣，以防止活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)經(jīng)過(guò)該接觸斷面時(shí)，活塞環(huán)與其縫隙發(fā)生刮碰。這樣的去碳環(huán)的縱向長(zhǎng)度就被加長(zhǎng)，幾乎占住燃燒室的大部空間，增加了燃燒室的密封性，承受了活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)的主要的摩擦磨損和腐蝕，從而保護(hù)了氣缸套，延長(zhǎng)了氣缸套的使用壽命。

2 ?氣缸蓋的相應(yīng)改變

把氣缸蓋底面做成深度圓拱型，圓拱深度不僅可以容納活塞頂岸，而且在活塞到達(dá)上止點(diǎn)時(shí)，活塞環(huán)帶部分也能進(jìn)入到氣缸蓋底面的拱深部分，就是把氣缸蓋與氣缸套接合密封承壓的凸臺(tái)加厚加長(zhǎng)，使之取代了部分的氣缸套，這就會(huì)使氣缸套則總體縱向長(zhǎng)度縮短，且該部分也采用薄壁強(qiáng)背、鉆孔冷卻結(jié)構(gòu)，并在其外圓側(cè)面留有從機(jī)體來(lái)的冷卻水的進(jìn)入汽缸蓋的進(jìn)水孔，以便冷卻水在冷卻了氣缸套后再冷卻氣缸蓋，該部分氣缸蓋底面的縱向拱深部分正是燃燒室，是工作條件最為惡劣的部分，由于內(nèi)部裝有去碳環(huán)，該部分的去碳環(huán)除原有功能外，還能使得氣缸蓋的拱深圓柱面上免遭燃燒時(shí)的熱負(fù)荷和燃燒爆炸時(shí)高壓氣體的沖刷和腐蝕。

3 ?氣缸套的相應(yīng)改變

由于氣缸蓋底面采用深拱形，燃燒室主要部分移入到氣缸蓋內(nèi)，縮減了氣缸套的縱向長(zhǎng)度，同時(shí)由于去碳環(huán)還往下深入到氣缸油注油嘴的位置，在此位置上的利用氣缸油布油槽的“人”字形貌和去碳環(huán)相接，這樣就導(dǎo)致氣缸套的內(nèi)徑不一樣，上部安裝去碳環(huán)的部分內(nèi)徑稍大，下部為標(biāo)準(zhǔn)正常內(nèi)徑，在上下兩部分的結(jié)合面為“人”字形貌，而去碳環(huán)以下的氣缸部分，熱負(fù)荷和機(jī)械負(fù)荷都比較小，由氣缸來(lái)承受這個(gè)相對(duì)較小的熱負(fù)荷和燃燒氣體力負(fù)荷以及高溫高壓燃?xì)獾臎_刷和腐蝕，和活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)帶來(lái)的摩擦磨損，這就降低氣缸上的各種負(fù)荷，保護(hù)氣缸套，延長(zhǎng)了氣缸套的使用壽命。

由此，去碳環(huán)較改進(jìn)前變得復(fù)雜：去碳環(huán)采用內(nèi)徑變徑結(jié)構(gòu)，在活塞上止點(diǎn)時(shí)，對(duì)應(yīng)從活塞環(huán)帶到頂岸處采用內(nèi)徑過(guò)渡變小，而外徑不變，這樣除能完成原有的功能外，還可以完成上部去碳，下部防磨的功能，保護(hù)了氣缸蓋和氣缸套延長(zhǎng)了氣缸蓋和氣缸套的使用壽命。氣缸蓋也變得形狀特殊，厚度加大，拱深深度很大，以容下活塞，便于拆出氣缸蓋后無(wú)需吊出活塞就可以檢修活塞;氣缸套也變得復(fù)雜，其內(nèi)壁上部分，應(yīng)加工出容納除碳環(huán)部分的空間，并在氣缸油布油槽處，加工出與去碳環(huán)接觸吻合的斷面。這樣當(dāng)柴油機(jī)運(yùn)行一段時(shí)間后，可以很方便的只更換去碳環(huán)，而不需要更換缸套。

4 ?改進(jìn)后的利弊

①改進(jìn)后，燃燒室上移，更多的進(jìn)入到氣缸蓋內(nèi)，去碳環(huán)自氣缸蓋往下越過(guò)缸蓋和缸套的結(jié)合面，深入氣缸直至氣缸油注油位置，增加了氣缸密封性;且位于燃燒室上部摩擦磨損腐蝕等最為嚴(yán)重的部位，承擔(dān)了燃燒室內(nèi)摩擦磨損腐蝕等，減少了因活塞結(jié)碳、氣缸內(nèi)油膜破壞，而導(dǎo)致的摩擦磨損，保護(hù)了氣缸蓋、氣缸套，延長(zhǎng)了氣缸蓋、氣缸套的使用壽命，降低了維護(hù)保養(yǎng)費(fèi)用。

②改進(jìn)后，維修方便;檢修時(shí)，只需吊起氣缸蓋，不僅可以更換去碳環(huán)，而且盤(pán)車(chē)至上止點(diǎn)位置時(shí)，拆掉除碳環(huán)后，活塞環(huán)就暴露在外，可以很方便地清潔、檢查活塞和活塞環(huán)，以及更換活塞環(huán)，而不像以往那樣，必須吊出活塞，才能清潔、檢查活塞和活塞環(huán)，以及更換活塞環(huán)。

③改進(jìn)后的缺陷，氣缸蓋、氣缸套以及去碳環(huán)的結(jié)構(gòu)都變得略顯復(fù)雜，加工工藝復(fù)雜，造價(jià)會(huì)有所升高。

④改進(jìn)后，在檢修活塞及活塞環(huán)時(shí)，還要根據(jù)實(shí)際情況，專(zhuān)門(mén)設(shè)置制造安裝去碳環(huán)之前，將帶活塞環(huán)的活塞導(dǎo)入到氣缸套中下部位置時(shí)的轉(zhuǎn)用錐形導(dǎo)套。該錐形導(dǎo)套也可以用與除碳環(huán)下部等同厚度等同弧度的三到四塊長(zhǎng)條鋼板來(lái)代替。

5 ?改進(jìn)后的維修注意事項(xiàng)

除常規(guī)操作外，有如下幾點(diǎn)應(yīng)該注意：

①檢修氣缸蓋時(shí)，氣缸蓋吊出后，應(yīng)盤(pán)車(chē)檢查去碳環(huán)工作狀況以及活塞活塞環(huán)的工作狀況。

②清潔檢修活塞及活塞環(huán)時(shí)，應(yīng)先吊出氣缸蓋拆出去碳環(huán)，而無(wú)須吊出活塞，且應(yīng)在活塞位于上止點(diǎn)位置時(shí)進(jìn)行，用破布把活塞與氣缸周邊的縫隙塞住，防止清潔活塞時(shí)，清潔下來(lái)的垃圾墜入機(jī)器內(nèi)部，污染滑油，造成嚴(yán)重的摩擦磨損。

③換新活塞環(huán)時(shí)，出了做到上述②的相關(guān)內(nèi)容外，還要注意應(yīng)首先使活塞位于上止點(diǎn)位置，待活塞環(huán)裝復(fù)調(diào)整妥當(dāng)后后，使用專(zhuān)用的錐形導(dǎo)套，緩慢往下盤(pán)車(chē)，把活塞導(dǎo)入到氣缸內(nèi)直至氣缸油布油槽以下的位置時(shí)，停止盤(pán)車(chē)，然后再把氣缸油布油槽以上的那部分空間置清潔干凈，再裝去碳環(huán)。

④裝除碳環(huán)時(shí)，如果去碳環(huán)沒(méi)有換新，應(yīng)注意拆下時(shí)的位置，不要隨意轉(zhuǎn)換位置，并把去碳環(huán)清潔干凈，特別是去碳環(huán)外圓表面一定要確保清潔干凈，如果換新去碳環(huán)，則無(wú)需注意去碳環(huán)的周向位置，只要做到“人”字接觸斷面吻合就可以了，但應(yīng)當(dāng)注意對(duì)去碳環(huán)下部?jī)?nèi)楞適當(dāng)稍作修銼，以防止新的去碳環(huán)與氣缸內(nèi)壁的軸向“人”字接觸斷面厚度不同，而導(dǎo)致活塞環(huán)刮碰去碳環(huán)，這一點(diǎn)非常重要。待去碳環(huán)裝復(fù)后，氣缸蓋裝復(fù)之前，應(yīng)盤(pán)車(chē)檢查是否活塞環(huán)刮碰去碳環(huán)。

總之，去碳環(huán)改進(jìn)后帶來(lái)的益處很多，不僅仍然具有原有的性能，同時(shí)給檢修帶來(lái)很大方便，只須拆除及氣缸蓋和去碳環(huán)就可檢修活塞及活塞環(huán)、更換去碳環(huán)，延長(zhǎng)氣缸蓋、氣缸套的使用壽命等，所以筆者建議柴油機(jī)廠家適當(dāng)考慮對(duì)去碳環(huán)的改進(jìn)，以更好的延長(zhǎng)氣缸蓋和氣缸套使用壽命，降低維護(hù)保養(yǎng)費(fèi)用。

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