柴油機汽缸蓋結構特點與常見損傷的檢修

藍 輝

(廣西嘉德機械股份有限公司，廣西 玉林 537000)

1柴油機汽缸蓋的結構特點

在油田使用的某型中小型柴油機上，汽缸蓋通過汽缸蓋螺母以一定的轉矩固定在汽缸缸體內，一般為120～140 nm。進口和出口占大多數空間，冷卻水通道與電機塊水道相連。

內側是渦流腔，下面是渦流腔鑲塊。渦流腔通過大約40°左右的(中間)孔與汽缸相連。為改善啟動性能，噴油嘴指向一個2 mm的錐形開口。

2柴油機汽缸蓋的常見故障

2.1汽缸蓋裂紋

一般情況下，在柴油機的2個排氣閥之間最容易產生裂紋問題，另外在氣閥座和噴油器以及缸蓋底板上也極易產生裂紋。除此之外，氣道、水道等裂紋出現概率也較高。當出現初始裂紋時，冷卻水滲入排氣的燃燒室系統進而產生白煙，當冷卻水在燃燒室的時間較長時，就會隨著溫度的升高而導致其在水箱中形成氣泡的狀態并內竄，這時柴油機會功率下降，產生異響。當裂紋較為嚴重時，汽缸內會進入大量冷卻水，這時機油就會變質，潤滑作用下降，引起設備的異常磨損，甚至還會出現頂缸、拉缸事故。具體如圖1所示，在圖1中可以看到，柴油機汽缸蓋裂紋的形成原因與材料與制造過程密切相關。

圖1柴油機汽缸蓋裂紋的形成原因總成

2.2汽缸蓋漏水

柴油機汽缸蓋結構復雜，在生產過程中需要用到工藝開口上的塞子，最常用于管道中的水堵。柴油發動機汽缸蓋經常出現堵水、漏水和油嘴保護蓋開裂漏水的現象。

裂隙層如2.1描述，不再重復。噴油器外殼滲漏可分為兩種情況：當噴油器外殼上部發生滲漏時，油會變質，油位升高；當噴油器保護殼下部發生滲漏時，水進入汽缸，排出為白煙，直到頂缸事故發生。

無論是在什么時候，當柴油機缸蓋出現漏水問題時，柴油機的其他部件就會因為供水不足而導致超溫報警，嚴重情況下，機器熱度過高，拉缸、爆缸事故就會極易發生。通常有以下幾種漏水原因：

(1)水堵漏水。在漏水原因中，水堵漏水可能是因為其本身材質的問題；也有可能是因為安裝不合格，沒有壓平導致的；同時也可能是密封不牢造成的，另外過盈量不合格，長時間承受高壓荷載也會造成水堵漏水。(2)噴油器護套漏水。在噴油器護套漏水的原因分析中發現，由護套本身質量引起的漏水原因可分為兩種，一是噴油器外殼在長期的腐蝕和穴蝕作用下形成了穿孔；另一方面是由于護套內部泄露引起的，當護套內部出現問題時，其泄露的物質就會流入汽缸蓋，然后再經過回油孔，進入油箱。噴油器殼體外壁的密封問題，是由于密封圈尺寸過小，或缸套本身的密封圈尺寸過大，或缸蓋噴油器外壁的安裝孔不集中在殼體上，尺寸過大，造成水在噴油器殼體的O形圈上，滲入汽缸蓋內，再由回油孔流入油底殼。

為了解決汽缸蓋漏水問題，通常需要對水箱加壓，若柴油機水箱液面高于汽缸蓋，可利用液位不加壓力，可采用下列診斷方法：

(1)首先通過觀察判斷水堵漏水情況；(2)如噴油器與噴油器護套之間有漏水現象，可認為是噴油器護套被腐蝕或出現凹陷所致；(3)當柴油機 汽缸蓋上的噴油器護套和護套孔出現漏水問題時，則可以斷定本次漏水是由噴油器密封造成的；(4)當缸蓋的驗火螺栓被擰開之后，然后盤車，如果驗火孔內噴出誰來，就可以斷定柴油機噴油器護套的下側有問題；(5)當對柴油機漏水點進行確認之后，就可以進行下一環節的檢查，這檢查過程中要嚴格遵守相關標準制度，并根據故障的輕重選擇合適的維修方法，如繼續維護或者更換新零件等。

2.3氣門座異常下陷、磨損

與其他部件相比，它們共同工作，相較其他部件更缺乏潤滑。采用高速凸輪軸驅動，移動速度快，閥體高速運動，易磨損，又在高溫下工作，工作環境十分惡劣。從而導致缸蓋上氣門座的壓力異常和磨損故障。

圖2氣門座異常下陷、磨損后的氣門

若氣門座出現凹陷或磨損情況十分嚴重，例如柴油機轉動或空轉，可能會聽到類似的嘶嘶聲，這是氣門座漏氣導致的，為了確定具體故障原因，維修人員也可將氣門拆下，以便觀察。如圖2所示。

若閥座的壓力磨損異常，柴油機就不容易起動，功率不足。當油耗增大時，排氣溫度失效的原因大致可分為3個方面：

(1)氣門、氣座本身的原因是因為氣門和氣座的硬度不夠。這一問題主要是因為相關零件在加工環節，使用材料質量不符合標準，熱處理工藝不到位、材料使用錯誤導致的。使用這種零件，就很容易使閥座出現下降和磨損問題。(2)閥門和閥座的機械負荷太大。柴油發動機升程的限制，嚴重影響了氣門的高速升程運動。各種沖擊因素都會引起閥座異常下沉和磨損。如閥體偏心磨損，凸輪軸異常磨損，閥簧剛度過大，自由度過高等。(3)當熱負荷超過氣門和氣門座所能承受的范圍時，進出排氣門尤其是排氣門就需要承受柴油機工作過程中產生的高廢影響(高溫廢氣)，同時還要承受外部空氣和冷卻水的影響，在這兩種問題影響下，它所承受的熱負荷就會異常龐大，在這種壓力下，相關材料的強度和耐磨性就會大大下降。一般來說，能夠引起熱負荷增大的原因主要有以下幾個方面：柴油機超負荷運轉；柴油機供油提前角過大；柴油機供油太晚排溫升高等。

針對此類缺陷，可采用聽診法、曲軸箱出氣量測量儀漏風法或直接拆卸后的目測法進行診斷。

3結語

汽缸蓋不僅承載高溫高壓氣體，而且還承載對緊固螺絲的預緊力。另外，汽缸蓋熱負荷大，底部溫度分布極不均一。在缸蓋上，變形和裂紋是常見的故障，充分認識柴油機汽缸蓋變形、裂紋產生的原因，對提高柴油機性能有重要意義。