東風(fēng)8B機車柴油機噴黑油原因分析與控制處理措施

許東力

(南車洛陽機車有限公司 科技開發(fā)部,河南洛陽471002)

東風(fēng)8B機車是國產(chǎn)大功率重載貨運內(nèi)燃機車,在運用過程中經(jīng)常發(fā)生柴油機噴黑油現(xiàn)象,有關(guān)機務(wù)段、修理廠因處理此問題耗費了很大的精力,效果很不理想。

1 機車柴油機噴油現(xiàn)象及運用情況

機車長時間低速空載時,從增壓器排氣管向外噴出黑色的油污,量少時會在機車頂蓋、車體表面有點狀黑油,量多時會沿機車頂蓋向下流出大量黑油。而機車加載狀態(tài)下、低速空轉(zhuǎn)時間短的情況下不會發(fā)生該現(xiàn)象。

對鄭州、新鄉(xiāng)、新豐鎮(zhèn)機務(wù)段等東風(fēng)8B機車數(shù)量較多的機務(wù)段實地調(diào)研,大多數(shù)機車都存在噴黑油情況。而與東風(fēng)8B機車裝用相同16V280ZJA柴油機的東風(fēng)11機車則很少發(fā)生噴黑油現(xiàn)象;同為貨運用途的東風(fēng)4B機車基本沒有噴黑油現(xiàn)象。

2 東風(fēng)8B機車柴油機噴油原因分析

(1)噴燃油原因分析

①設(shè)計缺陷導(dǎo)致機車低速空載情況下燃燒不充分

從東風(fēng)8B與東風(fēng)4B機車及柴油機的結(jié)構(gòu)特點與性能分析,東風(fēng)8B機車裝用16V280ZJA柴油機,最高轉(zhuǎn)速1 000 r/min,最低轉(zhuǎn)速 400 r/min,柴油機裝車功率3 680 kW,氣缸直徑 280 mm,活塞行程285 mm;噴油泵小流量110～135 cm3/min(轉(zhuǎn)速200 r/min時)。東風(fēng)4B機車裝用16V240ZJB柴油機,最高轉(zhuǎn)速1 000 r/min,最低轉(zhuǎn)速430 r/min,柴油機裝車功率2 430 kW,氣缸直徑240 mm,活塞行程275 mm;噴油泵小流量平均值115 cm3/min(轉(zhuǎn)速250 r/min時),若轉(zhuǎn)速設(shè)定為200 r/min,噴油泵小流量平均值92 cm3/min。

東風(fēng)8B機車柴油機相對東風(fēng)4B機車柴油機進(jìn)氣不足;柴油機在機車最低轉(zhuǎn)速空載運行時,增壓器雖然轉(zhuǎn)動,但是增壓作用很小,進(jìn)入氣缸的空氣主要是靠活塞向下死點運行時產(chǎn)生的真空度吸入,此時對240、280柴油機來說進(jìn)氣條件基本相同,由于280柴油機噴油泵小流量大而進(jìn)氣需求量大,相比較而言280柴油機顯得進(jìn)氣不足,因此在低速空載情況下易發(fā)生燃燒不充分情況。東風(fēng)8B機車柴油機最低轉(zhuǎn)速400 r/min相對于東風(fēng)4B機車柴油機的430 r/min偏低,一方面是考慮到280柴油機本身氣缸直徑大、若采用430 r/min會導(dǎo)致空載油耗率增加。

由于280柴油機最低轉(zhuǎn)速偏低,導(dǎo)致廢氣能量偏小從而使增壓器的增壓壓力不足,造成噴入氣缸的燃油不能完全燃燒。240柴油機最低轉(zhuǎn)速430 r/min,進(jìn)入增壓器的廢氣能量較大,增壓器的增壓效果較好從而各缸燃燒狀態(tài)良好。280柴油機加載情況下增壓器的增壓效果明顯、各缸燃燒充分,這也就是東風(fēng)8B機車加載狀態(tài)下不噴油的原因。雖然東風(fēng)11機車也裝用16V280ZJA柴油機,但是作為客運機車很少時間低速空載運行,不會反映出噴黑油現(xiàn)象。由于東風(fēng)8B機車柴油機易發(fā)生燃油不能完全燃燒情況,因而會引發(fā)氣缸套磨損、活塞環(huán)磨損導(dǎo)致的噴機油現(xiàn)象。

②零部件故障導(dǎo)致燃油不能完全燃燒

噴油器霧化不良、卡死、滴油等故障,會導(dǎo)致部分燃油不參與燃燒,隨廢氣一同噴出。噴油泵柱塞裂、柱塞磨損、柱塞卡死、出油閥卡死等故障會導(dǎo)致噴油器霧化不良、二次噴射、隔次噴射等故障,從而引發(fā)燃油不能完全參與燃燒隨廢氣噴出。

③柴油機組裝調(diào)試不當(dāng)引起燃燒不良

供油提前角偏小,會導(dǎo)致燃燒不良。噴油泵小流量誤差大,會導(dǎo)致在低速空載工況下部分噴油器霧化不良。兩側(cè)供油拉桿行程不同步,會導(dǎo)致一側(cè)噴油器霧化不良。壓縮壓力偏低,會導(dǎo)致燃燒不良情況。噴油器突出量過大或過小,會導(dǎo)致噴出的霧狀燃油過多的接觸氣缸蓋、氣缸套、活塞頂?shù)炔荒芡耆珔⑴c燃燒。柴油機臺架試驗調(diào)試不當(dāng),低工況爆發(fā)壓力相差過大,使部分噴油器霧化不良或不霧化。高壓油管、高壓直管孔徑過大或過小以及高壓油管長短等都會影響噴油器霧化。

(2)噴機油原因分析

①氣門桿與氣門導(dǎo)管之間間隙過大,會導(dǎo)致在氣門開關(guān)過程中機油進(jìn)入燃燒室,不能燃燒的機油隨廢氣噴出。②一些原因?qū)е碌臍飧滋啄p、活塞環(huán)磨損會使機油穿入燃燒室造成噴油。

3 控制措施與處理方法

從上述分析可以看出,東風(fēng)8B機車柴油機噴油現(xiàn)象主要是由于其設(shè)計缺陷造成的,想要徹底消除需要對柴油機乃至整車進(jìn)行改進(jìn),顯然是不現(xiàn)實的;因此在機車檢修過程中有針對性地提高柴油機燃燒性能會使噴油現(xiàn)象得到控制,還可以降低相關(guān)故障(氣缸套拉傷、活塞環(huán)磨損)的發(fā)生率。通過對新豐鎮(zhèn)機務(wù)段大修回段的東風(fēng)8B機車觀察發(fā)現(xiàn),燃燒性能較好的機車噴出的黑油很少,而燃燒狀態(tài)不良的機車噴出的黑油很多會給用戶造成不良的影響。

3.1 控制噴燃油措施

(1)選用優(yōu)質(zhì)配件,保證噴油器霧化狀態(tài)良好

①選用質(zhì)量較好的噴油器針閥偶件,降低針閥燒死引起的霧化不良、滴油等故障。②對高壓油管、高壓直管,在裝車前檢查孔徑是否通暢、大小是否符合圖紙要求,高壓油管長度是否符合圖紙要求,對不符合圖紙要求的不予裝車,確保各氣缸噴射規(guī)律正常、均衡。③選用質(zhì)量較好的噴油泵柱塞偶件及出油閥偶件,降低噴油器霧化不良、2次噴射、隔次噴射等故障的發(fā)生率。

(2)保證柴油機組裝調(diào)試質(zhì)量

①保證各缸供油提前角為22±0.5°,前提是B值、K值測量準(zhǔn)確,在柴油機臺架試驗時進(jìn)行校核。

②保證噴油器對氣缸蓋底面的凸出量為5.3～5.8 mm,對氣缸蓋噴油器孔深度、噴油器安裝長度進(jìn)行檢測,安裝噴油器時選配;拔出噴油器或安裝噴油器時應(yīng)檢查噴油器安裝孔內(nèi)是否有殘存墊片。

③噴油泵進(jìn)行流量分組,保證同臺車小流量誤差不大于8 cm3、大流量誤差不大于 4 cm3。

④將各氣缸壓縮壓力提高至要求范圍的中上限。16V280ZJA柴油機的壓縮壓力規(guī)定范圍是2.84～3.14 MPa,氣缸余隙高度(壓鉛值)規(guī)定值為4.5～4.7 mm,可控制壓鉛值在4.5～4.6 mm,使壓縮壓力提高到3～3.14 MPa,能夠提高各氣缸的燃燒效率。

⑤調(diào)整好左右控制拉桿的行程使兩側(cè)形成一致。組裝時檢查左右拉桿行程,通過調(diào)整橫拉桿的調(diào)節(jié)桿來保證,使左右側(cè)拉桿的行程差不大于0.2齒條刻線。

⑥柴油機臺架試驗時調(diào)整各氣缸低工況(最低轉(zhuǎn)速空載)爆發(fā)壓力不低于3 MPa,各氣缸差值不大于0.1 MPa,確保各氣缸在最低轉(zhuǎn)速空載情況下燃燒均衡、降低噴油器霧化不良發(fā)生率。

⑦適當(dāng)提高最低轉(zhuǎn)速。東風(fēng)8B機車柴油機最低空載轉(zhuǎn)速為400±10 r/min,可以將其調(diào)整至405～410 r/min,提高柴油機最低轉(zhuǎn)速下的燃燒性能。

3.2 控制噴機油措施

(1)保證氣門導(dǎo)管與氣門桿之間的間隙符合要求。氣缸蓋檢修時,對氣門導(dǎo)管進(jìn)行尺寸檢測、內(nèi)孔狀態(tài)檢查(粗糙度狀態(tài)),復(fù)查氣門桿尺寸。

(2)安裝氣缸套前檢查氣缸套內(nèi)孔粗糙度是否符合圖紙要求、孔徑尺寸及形位誤差是否符合設(shè)計要求,裝車后復(fù)查孔徑尺寸及形位誤差。

(3)活塞連桿組裝前,檢查活塞頂、活塞裙是否有高點、飛邊毛刺,檢查活塞環(huán)槽尺寸是否符合設(shè)計要求,活塞環(huán)安裝時按照規(guī)定角度安裝,檢查活塞環(huán)與環(huán)槽之間的間隙是否符合設(shè)計要求。

(4)柴油機臺架試驗及裝車試驗過程中,盡量減少低速空載運行時間,降低因個別氣缸燃燒不良而導(dǎo)致的氣缸套拉傷、活塞環(huán)非正常磨損。

3.3 發(fā)生噴油現(xiàn)象后的處理方法

(1)判斷噴油的氣缸

長時間低速空載運行的柴油機噴油后,會在排氣波紋管處集聚大量黑油,這些黑油會向外滲出,哪一氣缸波紋管有黑油滲出則表明該氣缸噴油。也可以拆下增壓器廢氣進(jìn)氣彎管判斷哪一氣缸噴油。

(2)判斷是噴機油還是噴燃油

柴油機最低轉(zhuǎn)速空載狀態(tài)下,將需要檢測的噴油氣缸的供油齒條退至停油位,打開示功閥,檢查是否有油霧不斷噴出,若油霧不斷噴出而不能停止則應(yīng)判斷為噴機油,否則判斷為噴燃油。

(3)處理程序

①噴燃油的處理程序,檢查壓縮壓力—檢查低工況爆發(fā)壓力—復(fù)查氣門間隙—檢查高壓油管與高壓直管—校驗噴油器—校驗噴油泵—復(fù)查供油提前角。在復(fù)查過程中,發(fā)現(xiàn)的問題都應(yīng)消除。

②噴機油處理方法,確認(rèn)哪一氣缸噴機油后,應(yīng)將該氣缸氣缸蓋吊下,檢查氣門導(dǎo)管與氣門桿的間隙、盤車檢查氣缸套是否有磨損、拉傷情況。

4 結(jié)束語

自2009年5月0036、5282、5283機車發(fā)生柴油機噴油現(xiàn)象后,經(jīng)過研究分析制定了上述控制處理措施,取得了明顯的效果;從2009年7月開始至今,交車工序沒有再發(fā)生東風(fēng)8B機車柴油機噴油現(xiàn)象,機車出廠后也未有該類問題反饋。國外一些大功率內(nèi)燃機車采取了間隔供油技術(shù)解決了柴油機噴油現(xiàn)象,今后可考慮對東風(fēng)8B機車柴油機采用同類改進(jìn)設(shè)計徹底消除該類故障。