梁福貴

（廣西玉柴機(jī)器股份有限公司，廣西 玉林 545007）

柴油機(jī)水散熱器有機(jī)油滲入的故障淺析

梁福貴

（廣西玉柴機(jī)器股份有限公司，廣西 玉林 545007）

就玉柴四沖程柴油機(jī)在使用過(guò)程中，機(jī)油滲入水散熱器內(nèi)的故障原因進(jìn)行了分析，并提出一些簡(jiǎn)單有效的處理技巧。

柴油機(jī)；水散熱器；機(jī)油；滲入

柴油機(jī)在使用過(guò)程中，由于零部件自然磨損或使用維護(hù)不當(dāng)，造成柴油機(jī)性能下降，出現(xiàn)故障甚至不能繼續(xù)工作的現(xiàn)象。對(duì)柴油機(jī)而言，所發(fā)生的故障是多種多樣的，通常都有一個(gè)或幾個(gè)特征表現(xiàn)出來(lái)。四沖程柴油機(jī)在使用過(guò)程中，水散熱器內(nèi)有機(jī)油滲入的故障，需要根據(jù)柴油機(jī)構(gòu)造和原理分析故障原因，進(jìn)行排除。

1 柴油機(jī)冷卻原理

大部分四沖程系列柴油機(jī)，采用的是封閉式強(qiáng)制循環(huán)水冷卻系統(tǒng)。柴油機(jī)機(jī)體及缸蓋都均勻分布著水道，經(jīng)過(guò)水泵高壓循環(huán)的冷卻液，通過(guò)各種水道吸收柴油機(jī)產(chǎn)生的部分熱量，溫度升高后到達(dá)水散熱器與大氣進(jìn)行熱交換。為保證機(jī)油溫度不超過(guò)其最高限制溫度，部分柴油機(jī)采用水冷卻式機(jī)油冷卻器，高壓循環(huán)冷卻液通過(guò)機(jī)油冷卻器將機(jī)油降溫。同時(shí)為了確保柴油機(jī)各運(yùn)動(dòng)副正常動(dòng)作，柴油機(jī)機(jī)體及缸蓋都布置很多油道，機(jī)油通過(guò)油道對(duì)柴油機(jī)各運(yùn)動(dòng)副進(jìn)行冷卻和潤(rùn)滑。水散熱器中出現(xiàn)機(jī)油，其原因是有機(jī)油通過(guò)零部件受損部位滲入冷卻水道。

2 水散熱器有機(jī)油滲入的原因

水散熱器有機(jī)油滲入的原因，存在著以下多種觀點(diǎn)：

（1）機(jī)體主油道有砂眼或裂紋與冷卻水道相通。發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，主油道的機(jī)油壓力高于冷卻水道的壓力，由于壓力差的作用致使機(jī)油被壓進(jìn)冷卻水道。

（2）缸蓋上油道有砂眼或裂紋與冷卻水道相通。發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)油道的機(jī)油進(jìn)入冷卻水道。

（3）當(dāng)氣缸墊被沖壞，損壞部位使機(jī)體平面上油孔與水孔相通。在造成缸墊漏水、水箱口返水或油底殼內(nèi)進(jìn)水的同時(shí)，也會(huì)造成冷卻水中有機(jī)油。

（4）對(duì)采用水冷卻式機(jī)油冷卻器的柴油機(jī)，由于機(jī)油冷卻器芯子損壞（砂眼、裂紋）或密封圈泄漏原因造成油道與水道相通。壓力差的作用，使冷卻水中有機(jī)油。

3 基于實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的原因探析

根據(jù)實(shí)際工作中解決此類故障的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，筆者就上面4種觀點(diǎn)作如下分析探討：

（1）對(duì)大部分的內(nèi)燃機(jī)來(lái)說(shuō)，上述第（1）種觀點(diǎn)是不成立的。因?yàn)榇蟛糠謨?nèi)燃機(jī)其機(jī)體主油道及機(jī)體垂直主油道所處位置，都在冷卻水套底平面以下，即使有砂眼和裂紋，也只能是機(jī)油壓力下降，所泄漏的機(jī)油流回油底殼，不大可能進(jìn)入冷卻水中。

另外，如果某種機(jī)型主油道的設(shè)計(jì)，被冷卻水包圍、半包圍或十分接近冷卻水道的話，主油道出現(xiàn)的砂眼或裂紋在冷卻水道內(nèi)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)在工作過(guò)程中主油道機(jī)油會(huì)進(jìn)入冷卻水道。出現(xiàn)此故障時(shí)，水散熱器的冷卻水是沒(méi)有氣泡出現(xiàn)的。如水散熱器冷卻水有氣泡出現(xiàn)，而水溫與正常時(shí)沒(méi)有變化的話，說(shuō)明這些氣體不是氣缸內(nèi)的燃?xì)?，這些氣體來(lái)自水散熱器、水取暖器、空壓機(jī)（水冷卻式）或水泵進(jìn)水管。這是因?yàn)樗崞?、水取暖器焊縫松脫或損壞，發(fā)動(dòng)機(jī)在工作過(guò)程中水散熱器、水取暖器內(nèi)水的壓力低于空氣壓力，使得外部的空氣從焊縫松脫或損壞處進(jìn)入水道。

或是空壓機(jī)缸蓋有砂眼或裂紋與氣缸相通（水冷卻式），空壓機(jī)壓縮行程時(shí)，空壓機(jī)內(nèi)空氣壓力大于冷卻水壓力，壓力差的作用，使壓縮空氣進(jìn)入水道。

或是水散熱器及水泵進(jìn)水管之間有漏氣的部位，使發(fā)動(dòng)機(jī)在工作過(guò)程中水泵進(jìn)水管漏氣部位內(nèi)冷卻水的壓力低于大氣壓，壓力差的作用，使空氣通過(guò)這些部位進(jìn)入水道。

檢查時(shí)，應(yīng)分別拆除氣泵進(jìn)、出水管或水泵皮帶，起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行相應(yīng)的檢查，并加以排除。

（2）上述第（2）種觀點(diǎn)也是不成立的。因?yàn)楦咨w搖臂上的機(jī)油，是經(jīng)凸輪軸軸頸及軸承潤(rùn)滑的同時(shí)，采用間斷供給形式傳達(dá)到機(jī)體上平面，如玉柴4108、4110、4112系列機(jī)型，是發(fā)動(dòng)機(jī)第一道凸輪軸頸每轉(zhuǎn)動(dòng)360°，只向機(jī)體上平面供一次機(jī)油；6105、6108系列機(jī)型是發(fā)動(dòng)機(jī)第三、六道凸輪軸頸每轉(zhuǎn)動(dòng)360°，分別向機(jī)體上平面供一次油；而6112系列機(jī)型，則是發(fā)動(dòng)機(jī)第一道凸輪軸頸每轉(zhuǎn)動(dòng)360°向機(jī)體上平面供三次機(jī)油。

而機(jī)體上端面的油道口與缸蓋底面的油道口不對(duì)正設(shè)計(jì)（工藝上的“迷宮”式設(shè)計(jì)，節(jié)流作用很強(qiáng)），減少了機(jī)油通往缸蓋及搖臂的流量。同時(shí)，機(jī)油經(jīng)缸蓋油道送至搖臂軸后，由于搖臂軸上潤(rùn)滑點(diǎn)較多，所需潤(rùn)滑面較大，機(jī)油泄漏較快。因此，缸蓋油道內(nèi)的機(jī)油壓力低于冷卻水道的壓力。機(jī)油不可能從缸蓋油道的砂眼或裂紋通向冷卻水道；而只有可能冷卻水道中的水，通過(guò)這些砂眼或裂紋進(jìn)入缸蓋油道，造成機(jī)油內(nèi)有水。

如果是缸蓋底面（密封氣缸燃燒室部位）有砂眼或裂紋，當(dāng)噴油嘴霧化不良或不霧化且發(fā)動(dòng)機(jī)繼續(xù)工作時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)出現(xiàn)排氣管冒煙及功率下降的同時(shí)，水散熱器內(nèi)有燃油（不是機(jī)油）、氣體和發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)水溫高現(xiàn)象，并且冷卻液有隨著發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)間的延長(zhǎng)而明顯減少。

因此，缸蓋上油道有砂眼或裂紋，與冷卻水道相通，是不可能使機(jī)油進(jìn)入冷卻水道的。

（3）上述第（3）觀點(diǎn)，也是不成立的。氣缸墊被沖壞，是因?yàn)楦邷?、高壓燃?xì)庾饔枚斐蔁_）損的，伴隨著發(fā)動(dòng)機(jī)功率下降，會(huì)使壓縮空氣及燃?xì)飧Z入冷卻水道，水溫明顯升高，水散熱器中有氣體外冒，同時(shí)可能會(huì)發(fā)生油底殼機(jī)油有水，從加注機(jī)油口及呼吸器口處向外冒水蒸氣現(xiàn)象。

從氣缸墊結(jié)構(gòu)看，機(jī)油孔在水孔外側(cè)，與水孔對(duì)比而遠(yuǎn)離氣缸中心，且有金屬護(hù)圈，燃?xì)獠豢赡軟_壞至機(jī)油孔位置。就算沖壞至機(jī)油孔位置，也不可能沖壞機(jī)油孔的金屬護(hù)圈；如此時(shí)缸墊被沖壞至水道，且不及時(shí)修復(fù)的話，發(fā)動(dòng)機(jī)也會(huì)出現(xiàn)動(dòng)力下降、排氣管冒煙、水箱內(nèi)有柴油和氣體等現(xiàn)象。如缸墊被沖壞到機(jī)體處或缸與缸之間，則發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力下降，排氣管冒煙。因此缸墊的沖壞，不可能造成冷卻水內(nèi)有機(jī)油。

（4）對(duì)于第（4）觀點(diǎn)，筆者認(rèn)為是在發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，機(jī)油壓力大于冷卻水壓力，壓力差的作用使機(jī)油通過(guò)冷卻器芯子的砂眼或裂縫或密封圈泄漏進(jìn)入冷卻水道。此類故障發(fā)生時(shí)，可觀察到水散熱器內(nèi)冷卻水上有機(jī)油，機(jī)油顏色基本不變（與油底殼內(nèi)的機(jī)油對(duì)比），水溫基本正常，一般沒(méi)有氣泡出現(xiàn)。

解決措施可對(duì)機(jī)油冷卻器進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)損壞部件進(jìn)行修復(fù)或更換。如有氣泡出現(xiàn)且水溫與正常時(shí)沒(méi)有什么變化的話，這些氣泡與我們分析上述第（1）觀點(diǎn)時(shí)，水散熱器有氣泡的現(xiàn)象，有著同樣的分析及處理方式。

另?yè)?jù)筆者多年的工作經(jīng)驗(yàn)分析，氣缸套上的砂眼或裂紋，也是造成機(jī)油進(jìn)入冷卻水的一個(gè)主要原因。由于此類故障不常見(jiàn)，所以往往被認(rèn)為是其他原因造成，而忽視了從缸套上找故障根源。

在闡述機(jī)油如何進(jìn)入冷卻水道的這個(gè)問(wèn)題之前，我們不妨回顧活塞環(huán)（氣環(huán)、扭曲環(huán)、油環(huán)）共有的功能：即布油功能（壓縮行程和排氣行程）。當(dāng)氣缸內(nèi)進(jìn)行壓縮行程和排氣行程時(shí)，由于氣缸內(nèi)氣壓較大，而此時(shí)各活塞環(huán)正在進(jìn)行布油，氣缸壁上的機(jī)油由于氣體壓力及各活塞環(huán)的擠壓作用，通過(guò)缸套上的砂眼或裂紋壓向冷卻水道。如果缸套上的砂眼較大或裂紋較大，且又處于缸套上部的話，此時(shí)不但水散熱器內(nèi)上有機(jī)油，而且水溫也較正常時(shí)偏高（有時(shí)可達(dá)100℃，這是由于壓縮行程及排氣行程的壓縮空氣及燃?xì)馔ㄟ^(guò)缸套上的砂眼或裂紋擠向冷卻水道）并伴隨著有大量小氣泡出現(xiàn)。如果缸套上存在砂眼或裂紋于缸套的中部，則水散熱器內(nèi)有機(jī)油和較多的小氣泡出現(xiàn)，水溫較正常時(shí)高，如缸套上的砂眼或裂紋處于缸套下部（在油環(huán)下止點(diǎn)時(shí)的上方），則水散熱器內(nèi)有機(jī)油，冷卻水溫度與正常時(shí)沒(méi)有明顯升高，水散熱器加水口出現(xiàn)氣泡不是很明顯。

但用戶在日常的使用過(guò)程中，出現(xiàn)類似故障時(shí)，水散熱器內(nèi)的機(jī)油量較少而往往被忽視。因?yàn)榛钊窟M(jìn)行一次壓縮或排氣行程時(shí)，擠到冷卻水道的機(jī)油只是很少的一部分。停車(chē)時(shí)，缸套較大的砂眼、較長(zhǎng)或較寬的裂紋處于活塞環(huán)下方較長(zhǎng)時(shí)間時(shí)，冷卻水道的水由于壓力差的作用，會(huì)進(jìn)入油底殼內(nèi)部。

此類故障的解決，一般是對(duì)缸套進(jìn)行檢測(cè)并更換損壞件（如干式缸套的發(fā)動(dòng)機(jī)，則需要更換機(jī)體）即可。如果要詳查是那個(gè)缸套有砂眼或裂紋的話，可采取斷缸的方式進(jìn)行檢查，即檢查時(shí)斷裂某個(gè)缸時(shí)，水散熱器加水口內(nèi)的氣泡明顯減少或消失時(shí)，則該缸套存在砂眼或裂紋。由于缸套產(chǎn)生砂眼或裂紋使得機(jī)油擠入水道時(shí)，是氣缸壓縮行程和排氣行程，壓縮空氣或燃?xì)鉁囟容^高，使得擠壓進(jìn)入水道較高溫的機(jī)油、氣體與冷卻水很容易產(chǎn)生混合。形成乳白色或灰白色的機(jī)油、氣體和冷卻水的混合物。

再有就是冷卻液的堿度過(guò)大的問(wèn)題，也要進(jìn)行分析和考慮。因?yàn)閴A度過(guò)大的冷卻液，也會(huì)使機(jī)油在短時(shí)間內(nèi)分解呈白色的機(jī)油與冷卻水混合物（不是在冷卻液上部，而是全部混合）。如發(fā)動(dòng)機(jī)水溫與平常工作時(shí)沒(méi)有變化，且冷卻液內(nèi)無(wú)空氣或氣泡產(chǎn)生時(shí)，重點(diǎn)檢查機(jī)油冷卻器；如發(fā)動(dòng)機(jī)水溫與平常工作時(shí)有所升高，且冷卻液內(nèi)有空氣或氣泡產(chǎn)生時(shí)，則重點(diǎn)檢查氣缸套。

4 實(shí)際處理故障案例選析

下面是筆者在實(shí)際工作中，所碰到的此類故障。

（1）湖北十堰鄖縣城關(guān)鎮(zhèn)一家YC6105QC柴油機(jī)用戶，1996年8月21日購(gòu)車(chē)，發(fā)動(dòng)機(jī)編號(hào)為6705102625，于1997年3月5日發(fā)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)水散熱器內(nèi)上部有呈灰白色的機(jī)油，并有少量氣泡，水溫基本正常。曾先后更換缸墊5副，缸蓋1副，故障依舊。

玉柴駐東汽辦正準(zhǔn)備給該用戶換機(jī)體修復(fù)處理，經(jīng)與玉柴技術(shù)專家聯(lián)系后，認(rèn)為問(wèn)題出在缸套，沒(méi)有必要更換機(jī)體。于是指導(dǎo)服務(wù)人員為該用戶更換了缸套修復(fù)處理，結(jié)果故障排除。

（2）江西南城外運(yùn)公司曹金華用戶，于1998年10月30日購(gòu)車(chē)，發(fā)動(dòng)機(jī)編號(hào)為6778100537，行駛里程已有67400 km。用戶于1999年5月13日來(lái)南豐服務(wù)站反映，柴油機(jī)工作時(shí)，水散熱器內(nèi)上部有呈灰白色的機(jī)油，而且量比較多，副水箱的水向外噴出，且有大量小氣泡出現(xiàn)。經(jīng)服務(wù)站檢查，氣缸墊沒(méi)有被沖壞的痕跡，氣缸蓋經(jīng)試壓，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)砂眼和裂紋。

該服務(wù)站還是第一次發(fā)現(xiàn)此類故障，原因不清。服務(wù)站技術(shù)人員懷疑是柴油機(jī)油道與水道某處有砂眼或裂紋，造成機(jī)油泄漏入冷卻水內(nèi)，認(rèn)為需要更換機(jī)體。后發(fā)傳真請(qǐng)示玉柴總部，經(jīng)玉柴技術(shù)專家詳細(xì)分析傳真所述的現(xiàn)象后，答復(fù)更換缸套即可。服務(wù)站隨即為用戶更換缸套，故障得到排除。

（3）北京市八方達(dá)長(zhǎng)途巴士客運(yùn)有限責(zé)任公司東直門(mén)分公司于2003年3月購(gòu)丹東黃?？蛙?chē)，發(fā)動(dòng)機(jī)編號(hào)為：G4407300032，于2003年6月發(fā)現(xiàn)水散熱器上部有機(jī)油，機(jī)油的顏色近擬油底殼機(jī)油的顏色。

經(jīng)檢查，水散熱器內(nèi)沒(méi)有氣泡出現(xiàn)，且水溫正常，經(jīng)拆檢缸蓋、缸墊未發(fā)現(xiàn)異常，后拆檢機(jī)油冷卻器，用壓縮空氣檢測(cè)冷卻器芯子密封情況，發(fā)現(xiàn)機(jī)油冷卻器芯子焊縫有虛焊、漏氣現(xiàn)象。經(jīng)更換機(jī)油冷卻器后，故障排除。

（4）福建銀杉服務(wù)站于2007年月日12月31日，發(fā)現(xiàn)廈門(mén)金龍客車(chē)配玉柴G60QA700209發(fā)動(dòng)機(jī)，水散熱器內(nèi)有大量機(jī)油與冷卻水的混合物（呈乳白色），發(fā)動(dòng)機(jī)水溫正常，混合物內(nèi)無(wú)氣泡，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)機(jī)油散熱器芯有裂縫，冷卻液呈堿性。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，柴油機(jī)水散熱器中滲入機(jī)油的原因，主要有3個(gè)方面：

一是油冷卻器的芯子、密封圈損壞，或機(jī)體主油道有砂眼、裂紋與水道相通；二是氣缸壁或缸套的砂眼或裂紋所造成；三是冷卻液堿度過(guò)大的同時(shí)機(jī)油進(jìn)入冷卻水道。

（1）如果是機(jī)油冷卻器芯子、密封圈損壞，或機(jī)體主油道有砂眼、裂紋與水道相通。那么水散熱器內(nèi)上部會(huì)有機(jī)油出現(xiàn)，這些機(jī)油的顏色與油底殼內(nèi)的機(jī)油顏色基本一致。一般情況下，水散熱器內(nèi)沒(méi)有氣泡出現(xiàn)，同時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)水溫與平常時(shí)沒(méi)有變化；如有氣泡出現(xiàn)，則需檢查水散熱器、水泵進(jìn)水管、空壓機(jī)缸蓋（水冷式）是否漏氣。

（2）如果是機(jī)體缸孔或缸套有砂眼，或裂紋與水道相通。會(huì)出現(xiàn)如下現(xiàn)象：

一是水散熱器內(nèi)上部有機(jī)油和較多氣泡（機(jī)油內(nèi)有較多的小氣泡），且水溫較正常時(shí)偏高；

二是水散熱器內(nèi)上部有機(jī)油且有少量氣泡，水溫較正常時(shí)沒(méi)有什么變化，散熱器內(nèi)上部的機(jī)油的顏色呈灰白色或乳白色（機(jī)油內(nèi)部有氣泡）。

（3）如果冷卻液的堿度較大，機(jī)油進(jìn)入水道。會(huì)出現(xiàn)的現(xiàn)象是：水散熱器內(nèi)全部或大部份冷卻液呈灰白色或乳白色的機(jī)油與水的混合物。如呈灰白色或乳白色的混合物內(nèi)有小氣泡出現(xiàn)和水溫較平常時(shí)高，則重點(diǎn)檢查缸套砂眼或裂紋及冷卻液的堿度；如呈灰白色或乳白色的混合物內(nèi)無(wú)小氣泡出現(xiàn)和水溫與平常無(wú)異，則重點(diǎn)檢查機(jī)油冷卻器芯子、密封圈損壞或機(jī)體主油道有砂眼、裂紋，同時(shí)檢查冷卻液的堿度過(guò)大的情況。

而缸墊被沖壞或缸蓋油道有砂眼、裂紋與水道相通，是不會(huì)造成水散熱內(nèi)有機(jī)油的。在實(shí)際工作中碰到此類故障時(shí)，依照水散熱器內(nèi)機(jī)油的顏色及現(xiàn)象，即可迅速對(duì)故障原因及部位進(jìn)行正確判斷，從而快速有效地加以排除。

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The Failure Analysis of Engine Oil Penetrate Diesel Engine Water Radiator

LIANG Fu-gui
(Guangxi Yuchai Machinery Co.,Ltd.,Yulin Guangxi537005,China)

Thesis shows analyzed the reason of engine oil penetrate water radiator in the process of using four-stroke dieselengine，and proposed few simple effective processing techniques.

dieselengine;water radiator;engine oil;penetrate

TK424.2

B

1672-545X（2011）09-0160-04

2011-06-10

梁福貴（1981—），男，廣西桂林人，助理工程師，工學(xué)學(xué)士，主要從事發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)。