衛(wèi) 靜，俞偉強(qiáng)，趙曉明

（武警海警學(xué)院，浙江 寧波 315801）

引言

柴油機(jī)是燃燒柴油產(chǎn)生熱能再把熱能轉(zhuǎn)化成動(dòng)能的機(jī)器，在燃燒過程中會(huì)因?yàn)槠涔r不同排煙出現(xiàn)不同的顏色，例如白色、藍(lán)色、黑色等。其中冒黑煙是比較常見的故障現(xiàn)象。

柴油機(jī)排氣冒黑煙的直接原因是柴油在氣缸內(nèi)燃燒不全，未完全燃燒的顆粒隨著排氣排出[1]。柴油燃燒是否完全取決于幾個(gè)方面:一是柴油跟空氣混合是否充分，主要跟柴油的霧化和進(jìn)氣壓力有關(guān)。二是柴油跟空氣混合的比例是否合適。三是柴油和空氣混合的環(huán)境溫度情況。因此柴油是否能完全燃燒取決于柴油機(jī)供油系統(tǒng)、進(jìn)氣系統(tǒng)及氣缸的密封性。

1 MTU12V183TE92型柴油機(jī)排氣冒黑煙原因分析

MTU12V183TE92柴油發(fā)動(dòng)機(jī)是以德國梅賽德斯——奔馳（MERCEDES——BENZ）的OM400型卡車發(fā)動(dòng)機(jī)為基本機(jī)體開發(fā)而成的，該系列柴油機(jī)性能可靠、體積小、功率大，被廣泛應(yīng)用于各種船舶。

1.1 供油系統(tǒng)排氣冒黑煙原因

如圖1所示，燃油在經(jīng)過濾器后，由高壓油泵增加燃油的壓力，然后通過高壓油管供給到噴油器，噴油器負(fù)責(zé)把燃油以霧化狀態(tài)噴射到氣缸內(nèi)，并與空氣進(jìn)行混合。在供油系統(tǒng)的這幾個(gè)部件中，只要有一個(gè)部件出現(xiàn)了故障，柴油便不能與空氣進(jìn)行很好的混合，導(dǎo)致燃油燃燒不良而出現(xiàn)排氣冒黑煙的現(xiàn)象。因此，供油系統(tǒng)中有可能導(dǎo)致黑煙故障的三個(gè)部件為：高壓油泵、高壓油管、噴油器。

圖1 MTU12V183TE92型供油系統(tǒng)組成

MTU12V183TE92型柴油機(jī)的高壓油泵屬于P型泵，德國博世的產(chǎn)品，在結(jié)構(gòu)上分為：泵體、泵油系統(tǒng)、油量控制機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。其中泵油系統(tǒng)中的柱塞偶件和出油閥是決定高壓油泵泵油壓力的元件，這兩個(gè)元件如果出現(xiàn)磨損就會(huì)導(dǎo)致噴油壓力下降，使得噴入氣缸的燃油霧化質(zhì)量變差，影響燃燒，從而導(dǎo)致排氣冒黑煙。

該型號(hào)柴油機(jī)的高壓油管是雙層壁結(jié)構(gòu)，當(dāng)內(nèi)壁破裂的時(shí)候，柴油會(huì)泄漏到內(nèi)壁和外壁中間的空間，導(dǎo)致燃油泄漏和壓力不足，進(jìn)而造成排氣黑煙[2]。

噴油器的結(jié)構(gòu)是由噴油器體、針閥偶件、調(diào)壓裝置幾個(gè)部分組成，決定柴油霧化程度的是針閥偶件和調(diào)壓裝置，所以這兩個(gè)元件出了問題，就會(huì)導(dǎo)致黑煙的情況。

1.2 供氣系統(tǒng)排氣冒黑煙原因

MTU12V183TE92型柴油機(jī)的進(jìn)氣系統(tǒng)組成如圖2所示。

圖2 MTU12V183TE92型柴油機(jī)的進(jìn)氣系統(tǒng)組成

由圖2可知，空氣在進(jìn)入氣缸內(nèi)首先需要經(jīng)過空氣濾清器，然后通過壓氣機(jī)（廢氣渦輪增壓器）給空氣增加壓力和密度，經(jīng)中冷器的冷卻后通過一系列的管道進(jìn)入氣缸內(nèi)。當(dāng)柴油機(jī)的空氣濾清器臟堵、中冷器臟堵、壓氣機(jī)故障、壓氣機(jī)后的管道泄漏等其中一項(xiàng)情況出現(xiàn)，會(huì)造成進(jìn)入氣缸內(nèi)的空氣不足，進(jìn)而導(dǎo)致黑煙故障現(xiàn)象。可能導(dǎo)致進(jìn)氣系統(tǒng)中排氣冒黑煙的原因有空氣濾清器故障、中冷器故障、廢氣渦輪增壓器故障、進(jìn)氣管故障。

進(jìn)氣系統(tǒng)各個(gè)單元在協(xié)同工作下需要保證足量的具有一定壓力的新鮮空氣進(jìn)入氣缸內(nèi)，因此在空氣進(jìn)入氣缸前，應(yīng)盡量減小進(jìn)氣阻力，還有合適的冷卻和足夠的壓力?？諝鉃V器的作用是過濾空氣中的雜質(zhì)，保證進(jìn)入氣缸的空氣的清潔度，對(duì)進(jìn)氣阻力有一定的影響。中冷器是冷卻增壓后的空氣，降低空氣溫度，增加進(jìn)氣的密度，同時(shí)也保證進(jìn)氣的壓力不影響機(jī)器正常運(yùn)行。廢氣渦輪增壓器是給增壓空氣提供動(dòng)力的裝置[3]。這幾個(gè)進(jìn)氣系統(tǒng)的部件任何一個(gè)出現(xiàn)故障都可能導(dǎo)致排氣冒黑煙。

1.3 氣缸排氣冒黑煙原因

柴油機(jī)是屬于壓縮發(fā)火的內(nèi)燃機(jī)，活塞壓縮進(jìn)入氣缸內(nèi)的空氣后，空氣壓力和溫度都會(huì)提高，由于柴油機(jī)壓縮比比較高，氣缸內(nèi)壓力在被壓縮后能達(dá)到20 bar以上，并且溫度達(dá)到600℃以上。所以，在其他系統(tǒng)正常的情況下，氣缸內(nèi)密封性變差的話會(huì)造成壓縮壓力不足，缸內(nèi)空氣的壓力和溫度都下降，導(dǎo)致燃燒不良，進(jìn)而造成排氣冒黑煙。影響氣缸密封的主要有：缸套磨損、活塞環(huán)間隙過大、進(jìn)排氣閥密封不嚴(yán)等等。因此，與有可能導(dǎo)致氣缸黑煙故障的零部件有氣缸套、活塞環(huán)、進(jìn)排氣閥。

氣缸套內(nèi)壁充滿布油網(wǎng)，機(jī)油在網(wǎng)線內(nèi)起著潤滑和密封的作用，一旦這些網(wǎng)紋被磨損，就會(huì)出現(xiàn)密封失效的情況，導(dǎo)致壓縮壓力不足引起排氣冒黑煙等故障。

活塞環(huán)分為兩道氣環(huán)一道油環(huán)，活塞環(huán)在環(huán)槽中是有一定的間隙的，在活塞往復(fù)的運(yùn)動(dòng)中不可避免地會(huì)出現(xiàn)磨損的情況，這樣也會(huì)逐漸使密封效果下降，影響壓縮壓力。

進(jìn)排氣閥的密封是依靠著氣閥的閥面和閥座貼合來密封的，柴油機(jī)運(yùn)行一段時(shí)間之后出現(xiàn)積炭的情況，如果積炭正好在氣閥關(guān)閉的時(shí)候出現(xiàn)在閥面和閥座的貼合面就會(huì)使氣閥產(chǎn)生磨損，嚴(yán)重會(huì)使氣閥出現(xiàn)小坑，影響整個(gè)氣缸的密封性，引起排氣冒黑煙。

2 MTU12V183TE92型柴油機(jī)黑煙故障的排查

柴油機(jī)故障排查的原則一般是由簡到難，由外而內(nèi)，根據(jù)每種機(jī)型的設(shè)計(jì)情況和容易出故障的部件以及柴油機(jī)最近一次保養(yǎng)后所使用的時(shí)間等方面來著手綜合分析和判斷故障。

在MTU12V183TE92型柴油機(jī)出現(xiàn)黑煙的故障時(shí)，首先檢查外部可以用肉眼觀察到的故障，比如空氣濾器是否臟堵或者高壓油管是否泄漏，進(jìn)氣管路是否泄漏，如果空氣濾器臟堵或者高壓油管泄漏以及進(jìn)氣管路泄漏，那么對(duì)這些部件進(jìn)行更換后再觀察是否還有黑煙的情況出現(xiàn)。

如果黑煙依然出現(xiàn)，那么再根據(jù)該柴油機(jī)最近一次做W4等級(jí)保養(yǎng)的時(shí)間，以及最近一次做W5等級(jí)和W6等級(jí)保養(yǎng)的時(shí)間，來確定柴油機(jī)是否超出應(yīng)有的保養(yǎng)規(guī)定時(shí)間運(yùn)行進(jìn)而推測相關(guān)機(jī)件的磨損情況。該型號(hào)柴油機(jī)出現(xiàn)排氣冒黑煙的情況最常見的原因是噴油器的柱塞偶件異常磨損，所以接下來是排查供油系統(tǒng)中的噴油器是否正常工作，噴油器的排查就是拆卸后用噴油器校驗(yàn)臺(tái)檢查其霧化效果、噴油壓力以及是否存在滴油情況。如果噴油器拆檢不合格，則更換新柱塞偶件或者出油閥，重新調(diào)整噴油壓力[4]。

在拆卸噴油器后可以在噴油器安裝孔安裝氣缸壓縮壓力檢測器接頭，并電動(dòng)盤車檢查氣缸內(nèi)的密封性。如果在允許范圍內(nèi)，那么說明氣缸內(nèi)密封性正常。

接下來是排查進(jìn)氣系統(tǒng)中的中冷器是否臟堵，在拆卸中冷器后分解中冷器，檢查臟堵情況，可以用強(qiáng)光手電觀察氣道內(nèi)部的臟堵情況，如果臟堵，則進(jìn)行必要的清洗。

最后是排查供油系統(tǒng)中的高壓油泵，高壓油泵的檢查需要在拆卸高壓油泵后拿到博世燃油售后服務(wù)商的試驗(yàn)臺(tái)上檢測每缸的供油量、每缸的供油壓力等參數(shù)。檢測供油壓力不合格，則更換相關(guān)缸的高壓油泵柱塞偶件。檢測供油油量不合格，則對(duì)不合格的缸進(jìn)行校對(duì)。

在排查故障的時(shí)候一定要非常細(xì)心，循序漸進(jìn)，由易到難，以盡量少拆為前提，徹底排查故障。

3 MTU12V183TE92型柴油機(jī)黑煙故障預(yù)防

3.1 供油系統(tǒng)

供油系統(tǒng)中的問題，基本上是因?yàn)閲娪推骱透邏河捅脙?nèi)部的柱塞偶件磨損，而這些磨損的原因除了是因?yàn)闄C(jī)件本身的磨損外還有柴油里雜質(zhì)的影響，所以供給干凈的柴油會(huì)延長噴油器和高壓油泵的使用壽命。

3.2 進(jìn)氣系統(tǒng)

進(jìn)氣系統(tǒng)的問題主要出在空氣濾器和中冷器，中冷器臟堵的原因主要有：進(jìn)氣不清潔，而是油氣吸出裝置中攜帶滑油；進(jìn)氣阻力大造成增壓器壓氣端密封不良而機(jī)油漏出。所以該機(jī)型的油氣吸出裝置在運(yùn)行一段時(shí)間后要定期清洗。而空氣濾器在臟堵之后必須更換。

3.3 氣缸

氣缸內(nèi)的密封性跟缸套活塞環(huán)及氣閥有關(guān)，在柴油機(jī)正常運(yùn)行下，缸套和活塞環(huán)都會(huì)有一定程度的磨損，而這磨損的程度又跟滑油有關(guān)，所以應(yīng)該定期更換滑油。