柴油機(jī)過熱的原因及改進(jìn)措施

劉云坤

（湛江南海西部石油合眾近海建設(shè)有限公司，廣東 湛江 524057）

1 柴油機(jī)過熱現(xiàn)象

1.1 柴油機(jī)過熱現(xiàn)象的表現(xiàn)

針對(duì)排氣管廢氣溫度進(jìn)行檢測(cè)。通常情況下，其廢氣溫度多處于400～500℃范圍內(nèi)。如廢氣溫度超出了700℃，則說(shuō)明此時(shí)柴油機(jī)溫度處于過高狀態(tài)。也可對(duì)水箱中冷卻水耗水量進(jìn)行測(cè)量。通常在每小時(shí)中，冷卻水耗量多為1．5kg，如該數(shù)據(jù)超出了2kg，則說(shuō)明柴油機(jī)溫度較高，冷卻水蒸發(fā)速度過快，進(jìn)行機(jī)油溫度測(cè)定。機(jī)油正常工況條件下溫度參數(shù)在70～90℃范圍內(nèi)，如該參數(shù)常常高于95℃，則可以判定柴油機(jī)溫度處于過高狀態(tài)。對(duì)柴油箱柴油溫度進(jìn)行測(cè)量。在正常條件下，柴油機(jī)工作一個(gè)小時(shí)，如其柴油溫度超出了20℃，則可以判定柴油機(jī)溫度處于過高狀態(tài)。對(duì)水箱冷卻水沸騰時(shí)間進(jìn)行測(cè)量，提供負(fù)荷額定轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)條件，在室溫環(huán)境下，冷卻水通常在20min左右沸騰，如實(shí)際沸騰時(shí)間在10min內(nèi)，則可以判定柴油機(jī)溫度處于過高狀態(tài)。

1.2 柴油機(jī)過熱現(xiàn)象的危害

柴油機(jī)溫度不可過高，溫度過高可造成氣門關(guān)閉不嚴(yán)、氣門密封環(huán)帶燒蝕、活塞頂邊沿?zé)龘p、噴油器針閥卡死等。零件在高溫下機(jī)械強(qiáng)度顯著下降，容易損壞，使用壽命大大縮短，同時(shí)還會(huì)發(fā)生變形（如缸蓋翹曲變形），卡滯（如活塞膨脹卡死在缸套中），燒蝕（氣門墊燒損）等故障。柴油機(jī)過熱可使充氣量不足，排氣帶煙，加速緩慢，功率下降，油耗增加。機(jī)油溫度過高而變稀，油膜變薄，甚至燒焦變質(zhì)，潤(rùn)滑性能惡化，久之加劇了運(yùn)動(dòng)零件表面磨損（如拉缸、燒瓦等）。

2 柴油機(jī)過熱現(xiàn)象產(chǎn)生的原因及處理方法

第一，在進(jìn)行氣缸裝置更換時(shí)，需觀察缸墊中的水道孔眼、機(jī)體與缸蓋中的水道孔眼是否完全吻合。如在缸蓋或機(jī)體中存在有毛刺，則需做好剔除工作，以保障水道暢通。

第二，在完成維修工作后，如部件之間的間隙十分小，此時(shí)不允許直接投入應(yīng)用，而是應(yīng)以試運(yùn)轉(zhuǎn)的方式進(jìn)行磨合。如立即處于負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，則可能會(huì)引起發(fā)動(dòng)機(jī)過熱問題，或因間隙過小而出現(xiàn)卡死現(xiàn)象。

第三，操作不規(guī)范。在每次將柴油機(jī)啟動(dòng)后，應(yīng)首先通過中小油門預(yù)熱一定的時(shí)間，不允許直接調(diào)到大油門上。如直接在大油門中加負(fù)荷，可能會(huì)引起柴油機(jī)磨損問題，導(dǎo)致溫度短時(shí)間內(nèi)升高，無(wú)法支持超負(fù)荷作業(yè)。

第四，缸蓋水道或機(jī)體中存在有過多的沉積物或雜質(zhì)，引起水道堵塞問題。導(dǎo)致水循環(huán)難以高效率進(jìn)行，繼而帶來(lái)散熱不充分問題。針對(duì)這種問題，應(yīng)做好雜質(zhì)、沉積物清理工作。冷卻水應(yīng)選用干凈水源。

第五，冷卻水水量應(yīng)維持在一定水平，要求水箱浮子紅球不能處于溢水口上端面，如浮子功能喪失，則要求冷卻水液面高度應(yīng)在溢水口斷面30mm以上。如低于該標(biāo)準(zhǔn)，則會(huì)因冷卻水不足導(dǎo)致柴油機(jī)溫度過高。

第六，供油時(shí)間過晚，則意味著燃燒期時(shí)間較長(zhǎng)，燃油不能轉(zhuǎn)化為有用功，轉(zhuǎn)化為多余的熱量且不容易被散發(fā)出去，從而導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)過熱。針對(duì)這種問題應(yīng)及時(shí)安排檢修與校正。

第七，燒機(jī)油問題突出。如噴油器存在著十分突出的后滴問題，在氣門、活塞頂部或燃燒室內(nèi)壁等表面位置出現(xiàn)了明顯積碳，散熱效果較差，則會(huì)引起發(fā)動(dòng)機(jī)功率不足，機(jī)器嚴(yán)重高溫。需做好排查與處理工作。

除了上述方法之外，當(dāng)出現(xiàn)緊急情況時(shí)，我們可以采取的應(yīng)急操作：可以安裝更大功率的風(fēng)扇，可以布置大水桶，并將其與散熱器裝置連接，通過柴油機(jī)預(yù)熱系統(tǒng)，在冷卻系統(tǒng)出口與入口位置分別安裝閥門，出口閥門可以與膠管進(jìn)行連接，打開閥門時(shí)，則可以排出機(jī)體內(nèi)蒸汽或熱水。

3 應(yīng)用水溫水箱診斷法

3.1 水溫水箱診斷法

由卡特3412C柴油機(jī)的冷卻系統(tǒng)循環(huán)作業(yè)可以了解到，一旦節(jié)溫器、水泵、冷卻管路、風(fēng)扇或冷卻液等任意部分出現(xiàn)問題，都可能會(huì)引起柴油機(jī)溫度過高問題。而冷卻系統(tǒng)循環(huán)的起點(diǎn)與終點(diǎn)都是水箱。由此，可通過水箱水溫的變化可以對(duì)冷卻循環(huán)系統(tǒng)中哪個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題進(jìn)行間接分析。水箱在結(jié)構(gòu)上分上水室、下水室與散熱器三個(gè)部分。在出現(xiàn)過熱問題時(shí)，可以依據(jù)水箱水室水溫與溫差等判斷故障點(diǎn)與原因。這種方法也被定義為水箱水溫診斷法。

3.2 應(yīng)用

柴油機(jī)在運(yùn)行時(shí)，水箱溫度可能存在以下幾種狀況：上、下水室中的溫度處于正常狀態(tài)；上、下水室溫度均出現(xiàn)過高問題；上水室溫度明顯過高，而下水室溫度較低；上、下水室溫度都處于較低狀態(tài)。

（1）上、下水室溫度都過高

首先，需要進(jìn)行觀察。一臺(tái)卡特3412C柴油機(jī)在維修后試車時(shí)發(fā)現(xiàn)，其在短時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)了水箱開鍋問題。通過下水室放水閥檢查發(fā)現(xiàn)，其水溫過高。其次，找出原因。水箱開鍋問題的出現(xiàn)，就意味著上、下水室溫度都過高。這也表明水循環(huán)并沒有中斷，這也就排除了節(jié)溫器、水泵等部件故障。

此外，剛裝配的柴油機(jī)水道已清理，不存在堵塞問題。由此來(lái)看，故障可能存在于水箱、散熱器或柴油機(jī)本身中。其三，進(jìn)行故障定位。該水箱散熱是借助風(fēng)扇來(lái)實(shí)現(xiàn)的。風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)讓冷空氣經(jīng)過散熱器，提高散熱器散熱效果。為查出故障原因，將機(jī)器停止運(yùn)行，進(jìn)行風(fēng)扇檢查，發(fā)現(xiàn)風(fēng)扇本身不存在問題。但用手按傳動(dòng)皮帶時(shí)發(fā)現(xiàn)皮帶太松，這也會(huì)導(dǎo)致風(fēng)扇轉(zhuǎn)速不足。在進(jìn)一步檢查時(shí)還發(fā)現(xiàn)充電發(fā)電機(jī)安裝時(shí)并沒有將支架螺釘完全擰緊，柴油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)引起風(fēng)扇皮帶松弛。其四，解決故障。在調(diào)節(jié)傳動(dòng)皮帶松緊度與擰緊支架螺栓后。在皮帶中間位置施加39～59N力，皮帶可以壓下10～20mm。完成以上調(diào)整后，啟動(dòng)柴油機(jī)，水溫沒有出現(xiàn)異常。放水檢查發(fā)現(xiàn)，上水室水溫燙手，下水室水溫較低。

（2）上水室溫度明顯過高，而下水室溫度較低

首先，找出原因。上、下水室溫度出現(xiàn)了明顯溫差時(shí)，說(shuō)明水箱內(nèi)的水并沒有完全循環(huán)。因上水室溫度較高，表明節(jié)溫器參與了循環(huán)，可能是水泵所引起的故障。其次，故障定位。停機(jī)后將水泵拆下并進(jìn)行觀察，發(fā)現(xiàn)水泵葉輪固固定銷完整，能夠與水泵軸運(yùn)轉(zhuǎn)。檢查發(fā)現(xiàn)水泵軸撥頭安裝反了，拔頭安裝錯(cuò)誤，導(dǎo)致其沒有被風(fēng)扇帶著旋轉(zhuǎn)，水泵也就無(wú)法工作，冷卻水處于靜止?fàn)顟B(tài)。最后，解決故障。正確安裝水泵軸拔頭，恢復(fù)機(jī)器后運(yùn)行發(fā)現(xiàn)水溫不存在異常。

（3）上、下水室水溫都較低

首先，進(jìn)行觀察分析。卡特3412C柴油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)年限達(dá)到了6年，機(jī)溫始終不存在異常，但一次啟動(dòng)后發(fā)現(xiàn)其出現(xiàn)了過熱問題。檢查水箱時(shí)，發(fā)現(xiàn)上、下水室水溫均處于較低水平。

其次，故障原因分析。如出現(xiàn)上、下水室水溫均處于較低水平，但柴油機(jī)溫度較高問題，這表明柴油機(jī)并沒有完全的參與到大循環(huán)中，可能僅僅運(yùn)行在小循環(huán)中。由此可以判斷，可能是節(jié)溫器出現(xiàn)了故障。因?yàn)楣?jié)溫器是控制大小循環(huán)的核心裝置。

其三，故障定位。將上水室進(jìn)水管打開，發(fā)現(xiàn)沒有水從中流出，這也說(shuō)明從節(jié)溫器中流出的水并沒有流入至水箱中，也沒有參與冷卻。將節(jié)溫器座拆卸下來(lái)，并進(jìn)行觀察分析，得知兩個(gè)節(jié)溫器都出現(xiàn)了銹蝕問題。在水溫升到85℃以上時(shí)，該裝置無(wú)法持續(xù)運(yùn)行，由此引起機(jī)溫過高。最后，解決故障問題。將節(jié)溫器座中的銹蝕問題進(jìn)行清理，并更換新的節(jié)溫器裝置。運(yùn)行柴油機(jī)后發(fā)現(xiàn)其水溫達(dá)到了正常水平。

除以上三種典型故障外，冷卻系統(tǒng)中可能存在的故障還包括散熱器表面存在過多雜質(zhì)或粉塵，引起散熱片無(wú)法正常散熱，水泵葉輪與水泵之間軸間隙明顯較大，風(fēng)扇葉片損壞、風(fēng)扇安裝錯(cuò)誤、折彎變形、冷卻水道不暢通等。這些問題都會(huì)引起柴油機(jī)溫度過高。

4 提高風(fēng)扇性能

要避免柴油的過熱現(xiàn)象，可以從另外一個(gè)角度來(lái)處理這種現(xiàn)象，即提高風(fēng)扇的散熱性能，來(lái)達(dá)到控制柴油的發(fā)熱問題。

柴油機(jī)散熱主要依靠散熱器，散熱器的散熱能力主要取決于通過散熱器芯部的空氣量。因此提高冷卻風(fēng)扇的性能，便可有效提高散熱器的散熱能力。提高冷卻風(fēng)扇的性能可通過以下3個(gè)方案：一是增大風(fēng)扇直徑，二是提高風(fēng)速，三是減少風(fēng)扇葉尖與風(fēng)圈的間隙。

5 結(jié)語(yǔ)

目前，柴油機(jī)被廣泛的應(yīng)用于人們的生產(chǎn)生活，為了提高柴油的使用效率，延長(zhǎng)其使用時(shí)間，本篇文章介紹了柴油機(jī)過熱現(xiàn)象的表現(xiàn)形式以及產(chǎn)生的原因，集中介紹了利用水箱水溫法處理過熱現(xiàn)象的方法。

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