卡特彼勒C32型柴油機冒黑煙解決方法

楊 光

(中海石油(中國)有限公司天津分公司渤南作業公司 天津300456)

具有良好燃油經濟性及動力性的柴油機，比汽油機應用得更加廣泛[1]。柴油機正常運行時排出的尾氣為無色或顏色較淡，生成 CO2、H2O、NOx、C-H化合物、C及 CO等物質[2]。若運行過程中出現“冒黑煙”現象，表征柴油機出現了故障[3]；故障不及時診斷消除，不僅污染大氣環境[4]，而且損害柴油機的內部結構，燃燒不完全的碳粉將造成增壓著墨、噴油嘴、氣門、缸套、活塞及活塞環等部件被污染，積碳嚴重，運行效率降，影響其使用壽命[4]。邊保國[5]用尾氣狀況判斷鉆井 12V190型柴油機是否存在故障；陳錫華[6]分析了船舶柴油機冒黑煙的原因；周寧[7]對車用柴油機排煙異常進行了歸納。他們均指出了影響排煙異常的相關零部件以及其他因素，提出了排除故障的方法。筆者針對海上平臺為消防泵提供動力源的卡特彼勒C32型柴油機自動化集成度高、體積小、動力輸出高的特點，從柴油燃燒的機理出發，分析冒黑煙故障原因，提出故障排除方法，保證設備穩定正常運行，消除了安全隱患和環境污染。

1 柴油機柴油燃燒的機理

柴油機氣缸燃燒空間內的溫度、O2含量、氣油混合比、缸壓等決定柴油能否完全燃燒。根據其燃燒化學反應，柴油機燃燒柴油的過程既包含傳熱、傳質和物理過程，又包含燃油和 O2濃度之比的化學變化過程。“冒黑煙”表明柴油氣缸內燃料沒有充分燃燒。

2 故障診斷與排除

2.1 柴油質量

海上采油平臺環境及條件特殊，柴油是由供應船從陸地將柴油運輸至海上存儲于柴油罐，卡特彼勒C32型柴油機撬塊柴油罐柴油不足時，從柴油罐儲存罐將其中轉至撬塊柴油罐，多次中轉，柴油有可能被污染。

應定期檢查撬塊柴油罐內柴油的辛烷值、粘度、顏色等指標，發現不符合的指標，及時更換柴油；柴油罐定期放底水； 淲按時清洗柴油中轉流程過 器及更換濾網；定期更換卡特彼勒 C32型柴油機的柴油過濾器及油水分離器濾芯。

2.2 燃油制動泵(供油泵)供油量偏差

C32機型制動泵的供油量由電子系統控制，隨著使用時限延長，制動泵零部件磨損、電子系統出現老化、控制系統未能有效調整燃油制動泵供油量，導致供油量增加，而機組空氣仍按原來標準供氣，燃料燃燒不充分冒黑煙。

應定期使用ET專用設備對機組的ECM主板、ECM備用主板等進行檢測，發現主板故障，應立即進行更換，并把相應的程序導入新 ECM 主板。確定制動泵有問題后，及時更換制動泵總成。

2.3 噴油器故障

C32機組由主板ECM控制噴油器，主板發生故障時，由備用主板 ECM 控制。噴油器主要故障是噴油器回油流程堵塞、噴油器密封圈損壞，發生滴油現象以及噴油器霧化柴油功能降低。

按規范要求使用ET設備檢測ECM主板，發現噴油器故障，立即更換；發現某一個氣缸的排煙溫度較高時，使用 ET設備對所有氣缸進行斷缸測試，進而確認該氣缸的噴油器故障，并進行更換。

2.4 供油提前角增大

柴油機供油提前角是為保證燃油進入氣缸后能夠充分燃燒的最佳提前角度，機型不同，提前角也不相同。噴油提前角不正確，就會使柴油機燃油燃燒不充分、不完全，導致柴油機冒黑煙[9]。

一般供油提前角偏大都會伴隨著以下現象：有強烈的燃燒噪音；柴油消耗量較多；機組排煙管處有少量液體出現；排氣溫度較高，長時間運轉，排煙管會出現燒紅現象。確認提前角偏大，只要將供油提前角調整到設計角度，故障現象會立刻消失。

2.5 空氣進氣過濾器堵塞

空氣是柴油機燃燒的必要條件，如果空氣進氣不足，將會導致柴油機冒黑煙；空氣進氣軟連接處變形也會影響空氣進氣(見圖1)。

檢查空氣進氣過濾器指示器，變成紅色表示過濾器已經堵塞嚴重，需及時更換；檢查空氣進氣軟管，對變形軟管進行更換或者修復。

圖1 空氣進氣過濾器及進氣軟管檢查Fig.1 Checking the air intake filter and intake hose

2.6 中冷器堵塞

C32機組長時間運行后，空氣中直徑較小的灰塵將通過空氣過濾器濾芯進入中冷器，灰塵長期累積附著在中冷器上，導致空氣進行量降低。

拆卸中冷器的空氣進氣管線，檢查中冷器內部是否有大量灰塵，使用內窺鏡對中冷器進行檢查；拆卸備用絲堵，安裝量程為0～400,kPa的壓力表，啟動機組，檢查進氣情況，判斷中冷器是否堵塞；如果確定中冷器堵塞，拆卸中冷器，用稀釋后的清潔劑離線清洗。

2.7 進氣門間隙超過標準值

進氣門是控制柴油機進氣量的關鍵部件，機組運行、高震動、安裝不正確等會導致進氣門間隙值超出標準值范圍(0.38±0.08,mm)，進氣門間隙值增大后，進氣門開度不夠，影響空氣進氣量。

按照《卡特彼勒 C32機組維保手冊》中氣門調節方法對所有進排氣門間隙值進行檢查，對超出標準值的氣門間隙進行調整。

2.8 渦輪增壓器損壞

渦輪增壓器的作用是利用機組排出高溫高壓尾氣對進入機組的空氣進行增壓，提高機組空氣進氣量，在同等工況下，提高柴油機工作效率。

拆卸空氣進氣過濾器總成及軟管，目測檢查渦輪增壓器空氣端是否損壞和剮蹭渦輪罩殼，使用百分表檢查渦輪增壓器葉輪徑向和軸向是否發生偏移，一般不超過 0.03,mm；拆卸排煙管彎頭下部的絲堵，使用內窺鏡檢查渦輪增壓器排氣端葉輪是否損壞；手動旋轉渦輪增壓器葉輪，檢查葉輪旋轉是否正常；確定增壓器損壞后，立即按照維保手冊要求，更換渦輪增壓器總成及配套的O型圈。

2.9 排煙管中消音器堵塞

消音器作用是盡量降低柴油機排煙過程中產生的噪音，還具有熄滅排煙中火星的功能。消音器堵塞后，導致排氣受阻，渦輪增壓器轉速降低，間接導致空氣進氣量降低。

拆卸柴油機的消音器，檢查消音器是否堵塞，對已經堵塞的消音器進行清除堵塞物；由于設計或者施工導致消音器堵塞的故障，對消音器重新設計制作或者改造。

2.10 柴油機負載大

除了柴油機機組本身問題導致“冒黑煙”外，負載大也會導致柴油機冒黑煙。

確定機組負載故障或者不匹配后，從負載實際出發，解決柴油機“冒黑煙”故障。

3 結 論

卡特彼勒 C32柴油機冒黑煙故障，可能是一種原因或多種原因導致，日常柴油機故障檢查和處理過程中，應該由易到難，由簡單到復雜。柴油機穩定運行和故障快速處理，不但能夠提高設備使用率和完好率，而且大幅降低檢修人員的費用和柴油使用量，還能夠減少燃燒不充分的污染氣體排放。

［1］ 楊建軍，徐元利，劉小平，等. 消除柴油機冒黑煙的電動增壓器的設計[J]. 天津大學學報，2008，41(10)：1219-1224.

［2］ 胡國洪. 內燃機車柴油機冒黑煙故障的原因與處理[J]. 機械管理開發，2017，32(8)：190-191.

［3］ 鄧志明，朱海慶，王瑞成. 6BT5.9 康明斯柴油機冒黑煙的故障分析與排除[J]. 移動電源與車輛，2013(1)：36-38.

［4］ 甄曉陽，王磊，李競強，等. 我國新能源汽車政策動態及發展趨勢[J]. 天津科技，2017，44(2)：16-18.

［5］ 陳永旺，單艷芬. 淺論機車柴油機“冒黑煙”故障的診斷與排除[J]. 內燃機，2011(6)：53-56.

［6］ 邊保國. 柴油機冒黑煙故障原因及排除方法[J]. 山東工業技術，2014(7)：20.

［7］ 陳錫華. 船舶柴油機冒黑煙的原因分析及排除[J]. 珠江水運，2006(6)：39-41.

［8］ 周寧. 車用柴油機排煙異常的原因分析[J]. 南寧職業技術學院學報，2006，11(2)：98-101.

［9］ 施祥，張彥祥. 供油提前角對柴油機性能影響的試驗研究[J]. 農業裝備與車輛工程，2011(1)：26-28.