柴油机排滑油故障原因分析排查与改进措施

王林英，孟繁强

(1.91202部队,辽宁 葫芦岛 125000；2.4808工厂 威海修船厂, 山东 威海 264200)

柴油机排滑油故障原因分析排查与改进措施

王林英1，孟繁强2

(1.91202部队,辽宁 葫芦岛 125000；2.4808工厂 威海修船厂, 山东 威海 264200)

某型柴油机由于原装配件断供，修理后出现排滑油故障，经过勘验排查、原因分析、配件检测和试验对比，找到了问题症结，提出了可行的解决措施，排除了故障，并对今后的修理提出了指导性意见。

柴油机；排滑油；原因分析；措施

柴油机排滑油是指由曲轴连杆运动而飞溅到汽缸内壁上的滑油，其在活塞环作用下窜入汽缸上部燃烧室，产生燃烧或直接排出汽缸外。近几年，某型柴油机，由于停产断线多年原装配件用尽，修理中采用各仿制配件越来越多，使得修理后出现了排滑油故障。

柴油机排滑油的危害绝不仅仅是消耗了更多的滑油，过量的滑油在汽缸内燃烧，容易形成积碳，导致活塞环卡死，严重时甚至产生拉缸故障；滑油在汽缸内不规则燃烧导致柴油机转速不稳定；滑油排到排烟管内会引起燃烧“放炮”，如果排到舷外将污染周围水域。

1 故障现象和特征

修理后的柴油机在空车和带负荷加速时冒蓝烟较多，排烟附着滑油排出，海面上可以看到有较多油花。

空车或前进一时，滑油在汽缸或排烟管内间隙性着火，发出类似放炮的声音，俗称“放炮”，并冒出一股一股的蓝黑烟。主机空车“放炮”时，有时还会伴随着转速不稳和其它故障。

2 故障勘查

为了解决该型机排滑油问题，决定分解1台刚刚经过修理的故障机，对其进行全面勘查，包括抽活塞和汽缸体检查。分解勘查发现存在以下几个问题。

1)缸套内径尺寸扁度偏大。测量汽缸套装在汽缸体内的内径尺寸，发现在缸套胶圈部位，汽缸套内径尺寸在连杆摆动方向(横向)尺寸大，与之成90 °方向(纵向)尺寸小，扁度0.10～0.15 mm。查本次修理安装记录，无论是自由尺寸还是装入汽缸体内的尺寸，汽缸套扁度均小于0.03 mm。

2)汽缸体上下承装孔尺寸偏大。检测汽缸体上下承装孔尺寸，上承装孔平均值D195.21 mm，下承装孔平均值D194.23 mm。比图纸要求尺寸偏大0.12～0.14 mm。

3)汽缸套胶圈不符合图纸要求，因为原装缸套胶圈采购困难，实际采用重12V180型机汽缸套胶圈代替。该胶圈为椭圆形，材料是天然橡胶，肖氏硬度60°±5°。而原装胶圈是矩形，材料为丁晴橡胶，肖氏硬度67°±5°。2种胶圈形状、尺寸、材料和性能都不相同。

4)活塞环开口位置。检查发现其中有2个缸活塞环开口位置趋于一致。该活塞环安装时要求环与环之间开口位置错开120°。

5)活塞环。活塞环共4道，上2道气环为梯形环，材料为65Mn钢，外工作面镀铬，下2道油环为锥面环，材料为铸铁，外工作面镀锡。由于该型机早已停产断线，目前市场上能采购到的有3种活塞环，都不是原装活塞环，且查不到生产厂家，故障机使用的是其中一种。活塞环尺寸检查基本符合图纸要求，但其细节和制造工艺的差异采用常规检验是查不出来的。

6)其他情况。检测气阀与导管间隙符合要求，气阀气密性符合要求；检测汽缸套内径自由尺寸都符合修换标准要求，有一半内径≤180.10 mm，另有一半内径在180.10～180.15 mm之间。增压器传动轴密封环运转正常，无泄漏。

3 原因分析

分析该主机排滑油故障与工作时汽缸套扁度、汽缸套内径尺寸和活塞环等有关，其中活塞环和汽缸套内径扁度偏大是主要原因。

1)活塞环。活塞环油环主要功能是：向上运动时布油，向下运动时刮油。因为不是原装环，其材料、弹性、锥面角度等与图纸规定要求有差异，可能会使刮油性能下降。另一个原因是个别活塞环工作一段时间后开口位置变一致，滑油能顺利通过开口处漏入到燃烧室。这个问题成因较复杂，没有规律可循，分析认为与活塞环本身和汽缸套扁度有较大关系。

2)汽缸套扁度。该机汽缸套为钢制薄壁缸套，容易发生变形。当汽缸体承装孔尺寸偏大后，加上汽缸套胶圈硬度及尺寸不符合图纸，不能有效制约汽缸套变形。柴油机工作时在活塞侧推力的作用下，汽缸套胶圈发生蠕动，使胶圈在横向截面尺寸变小，纵向截面尺寸变大，促使汽缸套产生变形，使扁度达到0.10～0.15 mm。由于汽缸套内径存在较大扁度，活塞环不能有效密封，滑油漏入燃烧室。修理中为了清理汽缸体承装孔锈蚀，修理者用砂纸、刮刀或纸砂轮打磨刮拂承装孔，随着修理次数增加，承装孔尺寸越来越大。

3)汽缸套内径尺寸。随着工作时间增长，汽缸套磨损尺寸变大，汽缸套与活塞的配合间隙随之增大，间隙越大密封性越差，越容易排滑油。该型机修理技术标准要求汽缸套内径尺不大于180.20 mm，实际控制在不大于180.15 mm。

4 修理对策与改进措施

1)严格控制汽缸体承装孔尺寸。首先要解决汽缸体承装孔尺寸偏大的问题，今后该型机修理中不容许以任何方法打磨承装孔，可以釆用清洁、清理的方法，不得使承装孔尺寸变大。修理中要测量记录承装孔尺寸，若尺寸大于原始尺寸0.10 mm以上，应配装外径加大的汽缸套。

2)研制新的汽缸套胶圈。完全按照图纸要求自行研制缸套胶圈。橡胶材料为耐油、耐热丁晴橡胶(HG-404-66)，胶圈在压制厚度上应留一定余量，然后套在D(188.00±0.10)mm的芯轴上对外表面进行磨削，磨削至标准厚度3.40～3.45 mm,对应的自由厚度是3.75～3.85 mm。如果汽缸体承装孔尺寸偏大，自由厚度可以增加到3.90～4.00 mm。

3)3种活塞环对比试验。对市场能采购到的3种活塞环做对比试验，从中选出刮油效果好的油环。方案如下：将A、B、C 3种活塞环各装1台机，其中A活塞环是工厂在用环，然后上台架上按事先拟定的试验大纲进行试验，在同等试验条件下，测出各自的滑油消耗量，并观察排烟浓度，进行综合对比，其结果见表1。同时对3种活塞环进行检测对比，结果见表2。

表1 活塞环滑油消耗量和排烟浓度对比

从试验结果看，C活塞环的滑油消耗量和排烟颜色要明显好于其它活塞环，A活塞环次之，B活塞环最差。而旧环略好于新环，说明旧环比新环磨合得好。从几何尺寸检测结果看，气环中C活塞环比较好，环槽侧隙较小,且几乎不透光。油环的硬度是活塞环的一个关键参数，只有C活塞环符合图纸要求，A环活塞和B环活塞相差甚远。其它尺寸各活塞环相差无几。

表2 各活塞环检测对比

根据以上检测和试验结果，决定后续主机修理全部使用C活塞环。

4) 其它措施。①如果以上3项措施把排滑油问题解决了，汽缸套内径尺寸可控制到不大于180.15 mm。如果得不彻底解决，汽缸套内径尺寸应控制在180.05～180.10 mm；②气阀导管配合间隙严格掌控，每次铰配余量尽量小，提高质量；③活塞环安装严格按照标记及工作原理装配，每道环开口错开180°；④增压器传动轴与密封环修理装配严格按照工艺执行。

5 修理改进结果

后续8台主机按照上述要求进行了修理改进，最终主机台架试验和航行试验，8台主机工作良好，排烟颜色正常，排烟管无一例有“放炮”现象，排烟排至舷外水面上基本无油花，主机运转平稳，无波速现象。可以得出以上修理改进措施是有效的，故障得到了排除。

但是经销商介绍，市场上C活塞环存货也不太多，且厂家早已不生产。如果船东要维持该型机的修理，建议重新委托一家活塞环专业生产厂家，按图纸和C活塞环样品来研制，尽快生产出符合要求、价格适中的活塞环，经检测和试用合格后定型。

For lacking of original parts,lubricant discharge happened after repairing.By inquision,analysis,detection and comparison,the crux is found，the solusion is proposed and the fault is removed,which becomes a guidance for some future repair.

diesel engine;lubricant discharge;cause analysis;measure

王林英(1963-)，男，辽宁葫芦岛人，高级工程师，大学本科，主要从事船舶装备管理工作。

U672

10.13352/j.issn.1001-8328.2015.03.007

2014-12-24