B＆W6S90MC－C7柴油機排氣閥故障分析

蘇 燦，黃德波，李琦蒙

(舟山萬邦永躍船舶修造有限公司，浙江舟山 316100)

排氣閥是組成柴油機燃燒室的重要部件之一。它的工作狀況直接影響換氣過程的質量，影響柴油機的動力及燃油的消耗。在對排氣閥的檢修過程中，應引起足夠的重視。然而在運行過程中往往會發生一些意想不到的故障，這就需要根據原理進行分析，找出故障原因，并解決故障，從而提高柴油機的動力性能，減少污染。

1 故障現象

某船的柴油機型號為B＆W6S90MC－C7，采用液壓驅動式排氣閥。其在廠區維修后的試航過程中，No.2、No.5、No.6 均有排氣閥不能完全打開的現象。No.5、No.6伴有輕重不一的金屬敲擊聲。No.2、No.6有排煙溫度高的故障。

2 排氣閥控制機構及工作原理

2.1 控制機構

1)液壓活塞。用于開啟排氣閥，分上、下兩部分，凸輪軸控制下部活塞給上方的活塞提供高壓油。

2)汽缸。用于關閉排氣閥，控制空氣通過單向閥進入汽缸底部。同時在汽缸底部安裝安全閥(工作壓力:2.1 MPa)。

3)放氣節流閥。安裝在排氣閥液壓缸頂部，其作用是當排氣閥關閉時，釋放液壓油內空氣的同時不至于讓更多的油泄漏。

4)油密封。排氣閥閥桿與導套之間的潤滑作用，同時起到封阻燃氣的作用。與其配套使用的是安裝在液壓缸上方的密封油控制單元 (由單向閥及指示機構組成)。

2.2 工作原理

0.07 MPa的控制空氣通過單向閥進入汽缸底部，使排氣閥一直處于關閉狀態，隨著凸輪軸轉動推動液壓活塞，將通過單向閥進入腔體內的滑油壓縮成高壓油，用于開啟排氣閥，此時汽缸內的空氣被壓縮。當壓力高于2.1 MPa時，安全閥泄壓，汽缸下腔被壓縮的空氣類似于機械結構中的彈簧 (氣彈簧)。當液壓活塞不再供油后，該氣彈簧將排氣閥進行關閉。此時完成1次開關過程，如圖1所示。

圖1 排氣閥工作原理圖

3 故障查找及原因分析

3.1 No.2排氣閥開啟動作遲緩且不能完全打開

1)初始考慮為滑油壓力不夠，流量不充足，在確認排氣定時符合說明書要求的基礎上，對排氣閥頂升機構上的進油口單向閥進行檢查并試驗，確認該單向閥功能正常。

2)通過打開液壓缸上的放氣悶堵，觀察到滑油內存有大量的空氣，對其他的缸進行放氣檢查并未發現有空氣混入滑油內。故氣體的來源為該缸上的某個零部件故障。

3)圖2為密封油控制單元結構圖，從圖2判斷該氣的來源為閥桿與導套之間的廢燃氣。由說明書可知，正常的工況下出油口應有小股滑油一直流出，由此可斷定密封油控制單元的單向閥存在卡阻或損壞現象。對該備件進行更換修理后，滑油里混有空氣的現象消除。

4)再次運行柴油機，排氣閥仍然不能完全打開，故將問題焦點集中于汽缸上。因汽缸在車間維修時所有密封件全部更換過，并進行了汽缸功能試驗。唯一遺漏的是沒有對安全閥進行開啟壓力測試。更換船方安全閥備件后，再次試車，故障現象消失，No.2缸排氣閥工作正常。

此時，可判定安全閥的作用至關重要。對安全閥的工作原理進行分析，得到如下結論:安全閥設定值過高或卡阻時，汽缸內的壓力超過設定值，安全閥未能打開，因此氣彈簧的力大于液壓活塞的力，因此排氣閥不能完全打開。

圖2 密封油控制單元結構圖

3.2 No.5排氣閥閥座處敲擊聲

1)根據No.2缸的故障解除經驗逐一排除，但沒有排除故障現象。判定該敲擊聲的原因為排氣閥關閉太慢，當該缸達到發火時間時，排氣閥還沒有完全關閉落座，此時汽缸內燃燒壓力急劇增大，強大的燃燒壓力迫使該閥急速落座，導致閥桿與閥座強烈撞擊。

圖3 緩沖活塞的測量方法

2)查閱船方說明書，并了解車間的維修經過，得知該輪的排氣閥座與閥桿都做過翻新修理。說明書中針對該事項有一個注意要點:排氣閥在修理后，為了防止閥座與閥桿的敲擊，必須對緩沖活塞h值 (測量工具的頂端至緩沖活塞的頂端)進行檢查測量(見圖3)。測量時應保證汽缸底部與排氣閥接觸部位間隙為0。對No.5缸排氣閥現場進行解體測量讀數為50.6，而說明書中該數據的標準范圍為:51.6～52.1 mm。故實際測量結果不符合說明書要求，可判定故障原因就在此處。

3)更換h值正常的備用排氣閥后。再次試車，故障得到解決。

3.3 No.6排氣閥液壓油缸內部敲擊聲

通過對聲音來源的辨別可判定該敲擊聲為閥桿頂部敲擊液壓活塞的聲音。原因分析為排氣閥的液壓活塞向上移動受阻，氣閥關閉阻力變大。根據原理分析故障點為:①排氣閥頂部的放氣節流閥;②汽缸安全閥。排氣閥頂部的放氣節流閥如果被堵住，液壓活塞向上移動受阻，氣閥關閉阻力變大。對該節流閥進行解體疏通，故障現象未消除。再次對安全閥進行檢查，內部積碳嚴重，有卡阻現象。達到設定值時，安全閥未打開，此時空氣控制室內空氣容積減小，壓縮比增大，排氣閥關閉速度過快。更換壓力設定合格的安全閥備件后，再次運行柴油機，故障得到解決。

4 柴油機排氣閥維護管理要點

1)主機運行期間，及時監控各部件的運行情況，關注排氣溫度，仔細傾聽各缸是否有異常聲音。

2)嚴格按照說明書要求對各部件進行修理，尤其是說明書中的注意要點，對各類部件進行精準的數據測量并記錄。同時對零部件的清潔尤為重要。

3)遇到問題及時了解工作原理，列出故障點，逐一排除。