李崇令

摘要：當柴油發(fā)動機處于正常運行狀態(tài)時，氣缸會獲得完全的燃燒。正常狀態(tài)下的有機廢氣應為無色或呈淺灰色。如果柴油機工作時排氣溫度過高，并且排氣管冒出黑煙，則是由于噴射柴油機未充分燃燒所致。在此基礎上，本文將分析造成柴油機排氣溫度高的關鍵原因，并逐一消除。

關鍵詞：柴油機;排氣溫度;常見故障

中圖分類號：U664.121.3? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）12-0121-02

0? 引言

燃料的不完全燃燒不僅會增加柴油機的燃料消耗并降低輸出功率，而且還會在柴油機活塞缸及其燃燒室上造成大量積碳，從而改變柴油機的壓縮比，使得排氣溫度升高。不完全燃燒也會導致排氣管的二次燃燒，柴油機大量冒黑煙等異常情況。而排氣溫度高會使氣門卡澀，密封件加速老化，零部件損壞，從而降低汽車發(fā)動機的使用壽命。因此，應立即清除柴油機的常見故障。

1? 案例概述

本文的關鍵是以12V240ZD柴油發(fā)動機為例。12V240ZD型柴油機為水冷、直接噴射、開式淺ω型燃燒室、廢氣渦輪增壓、增壓空氣中間冷卻的V型四沖程柴油機。氣缸直徑為240mm，活塞行程275mm，壓縮比為12.4：1，標定功率2100kW，標定轉速1000rpm。柴油機在滿功率試驗中，發(fā)現(xiàn)排氣管異常聲音，排氣管溫度偏高，標準為小于520℃，實際為540℃。

2? 柴油機排氣溫度高的原因分析

2.1 燃油質量

燃油質量受型號、環(huán)境溫度、存放條件、存放時間的影響，當燃油質量不達標后可能導致燃油的運動粘度改變，流量改變等問題，此情況會造成噴油器霧化不良，燃油燃燒不佳，最終導致排氣溫度升高。影響燃油性能指標的因素有十六烷值和氧化安定性指標，當十六烷值過低或者氧化安定性超標時，燃油燃燒的滯燃期會較長，燃燒著火滯后，容易造成排煙管的二次燃燒，使排氣溫度升高。十六烷值過高也會使得燃燒不良，導致排氣溫度高。

2.2 供油及換氣定時異常

如果噴油提前角過大，則噴油時間過早。柴油機活塞運動過程中，其包含進氣→壓縮→做工→排氣等階段，在運行與控制的過程中，噴油后，則燃料開始充分燃燒，并達到額定輸出功率。如果燃油提前噴入氣缸，此時氣缸內的壓力溫度都不是設定的最佳數(shù)值，燃油的提前燃燒，可能會使得活塞未運動到上止點便提前進入做工行程，開始下降，從而壓縮比降低，輸出功率降低，溫度升高。嚴重時還會出現(xiàn)爆震。

柴油機本體的進排氣是通過進排氣閥來控制，而進排氣閥則是通過凸輪軸旋轉帶動搖臂來推動的，搖臂與進排氣閥之間存在一個間隙，這個間隙叫氣閥間隙。氣閥間隙的大小會直接影響進排氣閥的開啟和關閉時間。排氣閥間隙過小則會導致噴入氣缸的燃油在混合燃燒還沒結束便進入到排氣管道，導致燃燒不充分，也容易導致排煙管二次燃燒，造成排氣溫度高的現(xiàn)象。進氣閥間隙過大則會導致進氣延時，燃油噴入氣缸后空氣供應不足，導致燃燒不充分，排氣溫度升高。排氣閥卡死在開啟位置或排氣閥密封不好，會導致新鮮空氣從排氣發(fā)出泄漏，燃燒空氣減少，壓縮壓力下降，燃燒惡化，排氣溫度升高。

基于此，則需要對供油、換氣等方面進行定時控制，這對柴油機的溫度控制會產(chǎn)生直接的影響。這不僅會導致排氣溫度升高并且排氣會繼續(xù)起火，還會導致發(fā)動機過熱。

2.3 空氣供應問題

在實際運行的過程中，氣缸在收縮壓力下，空氣供應不能滿足實際的運行需要，直接影響柴油機的實際運行水平。空氣供應不足將會導致柴油機在壓縮沖程末期，燃油噴入氣缸后，在高溫高壓下與空氣混合燃燒不充分，會直接導致燃燒效率大幅下降，進而導致大量未燃燒充分的混合氣體進入排氣管二次燃燒。12V240ZD型柴油機采用的是廢氣渦輪增壓系統(tǒng)，空氣通過進氣濾器到達增壓器進行壓縮，然后通過中間冷卻器將高溫高壓的壓縮空氣進行冷卻，這樣可以保證進入氣缸的空氣的密度達到需要的要求，進而保證供氣量。若是渦輪增壓器故障，則會導致進氣量不夠，大量噴入氣缸的燃油無法充分燃燒，導致排氣溫度高。

活塞環(huán)是阻隔燃燒室和曲軸箱的密封環(huán)，當活塞環(huán)失效或活塞環(huán)間隙過大時，則會導致空氣和燃氣大量竄入曲軸，不僅影響燃燒效率，同時還會使曲軸壓力升高，有爆炸風險。

2.4 噴油器、噴油泵故障

噴油器不能很好地霧化或漏油，這會使噴入氣缸的柴油發(fā)動機顆粒變大且分布不均勻。如果燃燒不完全，則排氣將產(chǎn)生黑煙，并且排氣溫度將相對較高。如果柴油發(fā)動機的爆震聲中斷并且排氣聲不均勻，則表明噴油嘴有問題。此時，可以通過各缸排氣溫度檢查，找到有問題的噴油器。對噴油器進行霧化試驗，12V240ZD噴油器的霧化壓力為34.5±0.35MPa以每分鐘50～90 次噴射，須聲音清脆、噴射開始和終了明顯、霧化良好，不許有肉眼能見到的飛濺油粒、連續(xù)不斷的油柱和局部密集的油霧。

噴油泵的供油是通過凸輪軸旋轉帶動泵內活塞往復運動產(chǎn)生，活塞的供油時間則是通過齒條來控制，若是齒條位置不對，則會導致供油量發(fā)生變化。此時應檢查噴油泵齒條是否在正?？潭任恢茫瑫r停機后應能回到零油位。噴油泵出油閥卡澀，柱塞副卡澀等都會導致噴油泵失效，導致燃油無法進入到噴油器或者進入噴油器后的壓力不足，會使得噴油器噴油霧化不佳，進而導致排氣溫度異常。噴油泵柱塞副磨損嚴重，會導致密封性能降低，噴油壓力降低，噴油角滯后，燃燒質量不佳，從而也會導致排氣溫度高。

3? 柴油機排氣溫度高的排除措施

3.1 控制燃油質量

根據(jù)地區(qū)、氣候以及使用機型合理選擇燃油型號，包括輕柴油、重柴油以及控制合適的凝點、濁點、十六烷值等特性參數(shù)。

燃油系統(tǒng)需要安裝燃油濾器，以防止大顆粒燃油無法充分燃燒，霧化質量變差，導致排氣溫度高的現(xiàn)象發(fā)生。燃油存放時間也不宜過久，一般船用和車用柴油機燃油存放時間不會超過1年，而電站的應急柴油機燃油存放時間往往會達到數(shù)年，燃油存放時間久，儲存方式不佳容易導致燃油各參數(shù)改變，需要定期進行過濾或者更換。

3.2 噴油器檢查

噴油狀態(tài)可以通過噴油器霧化試驗來檢查，噴油器如果霧化仍然很差，則可以拆卸噴油器用柴油機進行清洗，并檢查噴油器針閥是否卡澀，噴油嘴是否堵塞。如果針閥卡住，則應找出原因是柴油機溫度過高導致變形，如果是噴油嘴堵塞則要考慮燃燒不充分導致積碳堵塞噴油嘴。在柴油機溫度控制的過程中，需要對排氣溫度、運行狀態(tài)等方面進行綜合控制，這是柴油機排氣溫度高的常見原因。本次12V240ZD的排氣溫度高正是因為噴油器霧化較差，混合燃氣在排煙管中二次燃燒導致。

3.3 噴油泵檢查

噴油泵的動作是通過凸輪軸的滾輪帶動，噴油泵的柱塞副進回油是通過齒條來調節(jié)，可以通過調整噴油泵的調整墊片，來改變噴油提前角。提前角不宜過大也不宜過小，設定值一般是通過多次反復試驗得出。檢查噴油泵柱塞副磨損情況，密封是否良好，磨損嚴重或者密封不佳都將導致燃燒質量不佳，噴油泵柱塞一旦損壞則需要將整個柱塞副全部更換。如果是噴油泵出油閥副卡澀則根據(jù)情況進行研磨或者直接更換。檢查噴油泵齒條，是否符合設定值，齒條的長度將直接影響進油量的大修，必要時應該進行調節(jié)。

檢查變速箱齒輪系若是出現(xiàn)問題，也會導致噴油角發(fā)生改變，噴油時間發(fā)生改變，最終導致柴油發(fā)動機具有排氣溫度高的問題。齒輪系的檢查需要打開柴油機端部齒輪蓋板進行檢查和測量。

3.4 進、排氣門及氣門間隙檢查

進氣門和排氣門損壞以及氣門太小會導致氣缸無法緊密關閉。進氣門損壞，導致無法開啟或者開啟開度不夠，將直接導致壓縮空氣無法再壓縮沖程充分進入到氣缸，燃氣無法與空氣充分混合燃燒。排氣閥的氣門間隙過小也會導致排氣門提前打開，燃燒不充分，有二次燃燒的可能。

進排氣門的檢查需要將氣缸頭吊出，檢查氣門的密封情況，用燃油泄漏試驗或者著色探傷試驗，檢查閥門密封性。若是泄漏量較大則需要對閥門和閥座密封面進行研磨。將進排氣閥取出，測量閥桿的圓柱度，曲面度要滿足要求。

氣門間隙的檢查需要借助塞尺或百分表。根據(jù)柴油機的發(fā)火順序，盤動曲軸，使對應氣門處于未受力的自由狀態(tài)，此時將百分表放置于氣閥上部的搖臂上方，上下推動搖臂，此時的百分表讀數(shù)則為氣閥間隙值，12V240ZD的冷態(tài)間隙進氣門為0.20～0.25mm，排氣門為0.80～0.85mm。若是間隙不滿足要求，則需要調節(jié)搖臂的調節(jié)螺釘，使氣閥間隙最終調整在要求范圍內。通過對氣門狀態(tài)、氣閥間隙的管控來實現(xiàn)氣門的綜合控制，來滿足柴油機運行進氣的需求。

變速齒輪系異常，除了導致噴油角變化，也會導致閥氣門相位角的變化，因為進排氣閥門也是通過變速齒輪與曲軸相連。進排氣門相位角改變，除了導致進排氣開關時間異常，嚴重時甚至可以導致氣門與活塞頂碰撞，損壞壞氣門?？梢酝ㄟ^噴油器安裝孔用內窺鏡進行檢查，若是發(fā)現(xiàn)碰撞痕跡，則需要立即排查其他缸是否存在共模故障。同時檢查凸輪軸滾輪和定時齒輪系是否損壞。齒輪系存在問題，導致氣門正時和燃油噴射提前角的變化，進而導致柴油機排氣溫度升高，屬于柴油機的較大故障，需要立即處理。

3.5 進氣道附屬設施的檢查

柴油機運行時，12V240ZD空氣的流通道為：進氣消聲器→增壓器→空氣冷卻器→進氣聯(lián)箱—進氣閥-排氣閥→排氣管→渦輪則→大氣。每個組件的總載流面積是固定的，并且僅依次打開氣缸的進排氣門。在長期運行中，所有被阻塞或弄臟的部分都將危害實際通風效果，而更嚴重的部分將繼續(xù)引起喘振。進氣濾器需要定期進行清洗吹掃，各地區(qū)情況不一，環(huán)境污染較嚴重的地區(qū)則需要提高清洗的頻率，否則濾器堵塞后會導致進氣不足。空氣冷卻器需要進行水壓試驗，檢查漏氣率，若是有異常則需要進行堵管等工作。渦輪增壓器的檢查可以通過內窺鏡進行檢查，主要檢查積碳和葉片磨損情況，必要時要進行積碳的清潔。

4? 結語

柴油的不完全燃燒將導致排氣系統(tǒng)溫度大幅升高。因此，在日常操作和管理方法中，有必要確保燃油狀態(tài)良好，噴油器霧化良好，噴油泵工作正常，進排氣閥處于良好的運行狀態(tài)。同時改善渦輪增壓器的清潔度。如果環(huán)境污染嚴重，需要增加進氣濾器的清潔頻率，保證柴油機的可靠運行。

參考文獻：

[1]石擁軍.MC輪發(fā)電柴油機排氣溫度高的原因分析及改進措施[J].航海，2019（01）：30-32.

[2]郭童斌.HXN3型內燃機車排氣溫度過高的原因分析與改進措施[J].內燃機與配件，2019（17）：64-65.

[3]劉友.船用柴油機排氣高溫原因分析及解決方法[J].中國水運，2016（08）.

[4]吳滴，劉波，康見見，等.進氣節(jié)流對柴油機性能和排放影響的試驗研究[J].車用發(fā)動機，2020（03）：86-91.