柴油机水散热器有机油渗入的故障浅析

梁福贵

（广西玉柴机器股份有限公司，广西 玉林 545007）

柴油机水散热器有机油渗入的故障浅析

梁福贵

（广西玉柴机器股份有限公司，广西 玉林 545007）

就玉柴四冲程柴油机在使用过程中，机油渗入水散热器内的故障原因进行了分析，并提出一些简单有效的处理技巧。

柴油机；水散热器；机油；渗入

柴油机在使用过程中，由于零部件自然磨损或使用维护不当，造成柴油机性能下降，出现故障甚至不能继续工作的现象。对柴油机而言，所发生的故障是多种多样的，通常都有一个或几个特征表现出来。四冲程柴油机在使用过程中，水散热器内有机油渗入的故障，需要根据柴油机构造和原理分析故障原因，进行排除。

1 柴油机冷却原理

大部分四冲程系列柴油机，采用的是封闭式强制循环水冷却系统。柴油机机体及缸盖都均匀分布着水道，经过水泵高压循环的冷却液，通过各种水道吸收柴油机产生的部分热量，温度升高后到达水散热器与大气进行热交换。为保证机油温度不超过其最高限制温度，部分柴油机采用水冷却式机油冷却器，高压循环冷却液通过机油冷却器将机油降温。同时为了确保柴油机各运动副正常动作，柴油机机体及缸盖都布置很多油道，机油通过油道对柴油机各运动副进行冷却和润滑。水散热器中出现机油，其原因是有机油通过零部件受损部位渗入冷却水道。

2 水散热器有机油渗入的原因

水散热器有机油渗入的原因，存在着以下多种观点：

（1）机体主油道有砂眼或裂纹与冷却水道相通。发动机工作时，主油道的机油压力高于冷却水道的压力，由于压力差的作用致使机油被压进冷却水道。

（2）缸盖上油道有砂眼或裂纹与冷却水道相通。发动机工作时油道的机油进入冷却水道。

（3）当气缸垫被冲坏，损坏部位使机体平面上油孔与水孔相通。在造成缸垫漏水、水箱口返水或油底壳内进水的同时，也会造成冷却水中有机油。

（4）对采用水冷却式机油冷却器的柴油机，由于机油冷却器芯子损坏（砂眼、裂纹）或密封圈泄漏原因造成油道与水道相通。压力差的作用，使冷却水中有机油。

3 基于实践经验的原因探析

根据实际工作中解决此类故障的经验总结，笔者就上面4种观点作如下分析探讨：

（1）对大部分的内燃机来说，上述第（1）种观点是不成立的。因为大部分内燃机其机体主油道及机体垂直主油道所处位置，都在冷却水套底平面以下，即使有砂眼和裂纹，也只能是机油压力下降，所泄漏的机油流回油底壳，不大可能进入冷却水中。

另外，如果某种机型主油道的设计，被冷却水包围、半包围或十分接近冷却水道的话，主油道出现的砂眼或裂纹在冷却水道内时，发动机在工作过程中主油道机油会进入冷却水道。出现此故障时，水散热器的冷却水是没有气泡出现的。如水散热器冷却水有气泡出现，而水温与正常时没有变化的话，说明这些气体不是气缸内的燃气，这些气体来自水散热器、水取暖器、空压机（水冷却式）或水泵进水管。这是因为水散热器、水取暖器焊缝松脱或损坏，发动机在工作过程中水散热器、水取暖器内水的压力低于空气压力，使得外部的空气从焊缝松脱或损坏处进入水道。

或是空压机缸盖有砂眼或裂纹与气缸相通（水冷却式），空压机压缩行程时，空压机内空气压力大于冷却水压力，压力差的作用，使压缩空气进入水道。

或是水散热器及水泵进水管之间有漏气的部位，使发动机在工作过程中水泵进水管漏气部位内冷却水的压力低于大气压，压力差的作用，使空气通过这些部位进入水道。

检查时，应分别拆除气泵进、出水管或水泵皮带，起动发动机进行相应的检查，并加以排除。

（2）上述第（2）种观点也是不成立的。因为缸盖摇臂上的机油，是经凸轮轴轴颈及轴承润滑的同时，采用间断供给形式传达到机体上平面，如玉柴4108、4110、4112系列机型，是发动机第一道凸轮轴颈每转动360°，只向机体上平面供一次机油；6105、6108系列机型是发动机第三、六道凸轮轴颈每转动360°，分别向机体上平面供一次油；而6112系列机型，则是发动机第一道凸轮轴颈每转动360°向机体上平面供三次机油。

而机体上端面的油道口与缸盖底面的油道口不对正设计（工艺上的“迷宫”式设计，节流作用很强），减少了机油通往缸盖及摇臂的流量。同时，机油经缸盖油道送至摇臂轴后，由于摇臂轴上润滑点较多，所需润滑面较大，机油泄漏较快。因此，缸盖油道内的机油压力低于冷却水道的压力。机油不可能从缸盖油道的砂眼或裂纹通向冷却水道；而只有可能冷却水道中的水，通过这些砂眼或裂纹进入缸盖油道，造成机油内有水。

如果是缸盖底面（密封气缸燃烧室部位）有砂眼或裂纹，当喷油嘴雾化不良或不雾化且发动机继续工作时，发动机会出现排气管冒烟及功率下降的同时，水散热器内有燃油（不是机油）、气体和发动机出现水温高现象，并且冷却液有随着发动机工作时间的延长而明显减少。

因此，缸盖上油道有砂眼或裂纹，与冷却水道相通，是不可能使机油进入冷却水道的。

（3）上述第（3）观点，也是不成立的。气缸垫被冲坏，是因为高温、高压燃气作用而造成烧（冲）损的，伴随着发动机功率下降，会使压缩空气及燃气窜入冷却水道，水温明显升高，水散热器中有气体外冒，同时可能会发生油底壳机油有水，从加注机油口及呼吸器口处向外冒水蒸气现象。

从气缸垫结构看，机油孔在水孔外侧，与水孔对比而远离气缸中心，且有金属护圈，燃气不可能冲坏至机油孔位置。就算冲坏至机油孔位置，也不可能冲坏机油孔的金属护圈；如此时缸垫被冲坏至水道，且不及时修复的话，发动机也会出现动力下降、排气管冒烟、水箱内有柴油和气体等现象。如缸垫被冲坏到机体处或缸与缸之间，则发动机动力下降，排气管冒烟。因此缸垫的冲坏，不可能造成冷却水内有机油。

（4）对于第（4）观点，笔者认为是在发动机工作时，机油压力大于冷却水压力，压力差的作用使机油通过冷却器芯子的砂眼或裂缝或密封圈泄漏进入冷却水道。此类故障发生时，可观察到水散热器内冷却水上有机油，机油颜色基本不变（与油底壳内的机油对比），水温基本正常，一般没有气泡出现。

解决措施可对机油冷却器进行检测，对损坏部件进行修复或更换。如有气泡出现且水温与正常时没有什么变化的话，这些气泡与我们分析上述第（1）观点时，水散热器有气泡的现象，有着同样的分析及处理方式。

另据笔者多年的工作经验分析，气缸套上的砂眼或裂纹，也是造成机油进入冷却水的一个主要原因。由于此类故障不常见，所以往往被认为是其他原因造成，而忽视了从缸套上找故障根源。

在阐述机油如何进入冷却水道的这个问题之前，我们不妨回顾活塞环（气环、扭曲环、油环）共有的功能：即布油功能（压缩行程和排气行程）。当气缸内进行压缩行程和排气行程时，由于气缸内气压较大，而此时各活塞环正在进行布油，气缸壁上的机油由于气体压力及各活塞环的挤压作用，通过缸套上的砂眼或裂纹压向冷却水道。如果缸套上的砂眼较大或裂纹较大，且又处于缸套上部的话，此时不但水散热器内上有机油，而且水温也较正常时偏高（有时可达100℃，这是由于压缩行程及排气行程的压缩空气及燃气通过缸套上的砂眼或裂纹挤向冷却水道）并伴随着有大量小气泡出现。如果缸套上存在砂眼或裂纹于缸套的中部，则水散热器内有机油和较多的小气泡出现，水温较正常时高，如缸套上的砂眼或裂纹处于缸套下部（在油环下止点时的上方），则水散热器内有机油，冷却水温度与正常时没有明显升高，水散热器加水口出现气泡不是很明显。

但用户在日常的使用过程中，出现类似故障时，水散热器内的机油量较少而往往被忽视。因为活塞每进行一次压缩或排气行程时，挤到冷却水道的机油只是很少的一部分。停车时，缸套较大的砂眼、较长或较宽的裂纹处于活塞环下方较长时间时，冷却水道的水由于压力差的作用，会进入油底壳内部。

此类故障的解决，一般是对缸套进行检测并更换损坏件（如干式缸套的发动机，则需要更换机体）即可。如果要详查是那个缸套有砂眼或裂纹的话，可采取断缸的方式进行检查，即检查时断裂某个缸时，水散热器加水口内的气泡明显减少或消失时，则该缸套存在砂眼或裂纹。由于缸套产生砂眼或裂纹使得机油挤入水道时，是气缸压缩行程和排气行程，压缩空气或燃气温度较高，使得挤压进入水道较高温的机油、气体与冷却水很容易产生混合。形成乳白色或灰白色的机油、气体和冷却水的混合物。

再有就是冷却液的碱度过大的问题，也要进行分析和考虑。因为碱度过大的冷却液，也会使机油在短时间内分解呈白色的机油与冷却水混合物（不是在冷却液上部，而是全部混合）。如发动机水温与平常工作时没有变化，且冷却液内无空气或气泡产生时，重点检查机油冷却器；如发动机水温与平常工作时有所升高，且冷却液内有空气或气泡产生时，则重点检查气缸套。

4 实际处理故障案例选析

下面是笔者在实际工作中，所碰到的此类故障。

（1）湖北十堰郧县城关镇一家YC6105QC柴油机用户，1996年8月21日购车，发动机编号为6705102625，于1997年3月5日发现发动机水散热器内上部有呈灰白色的机油，并有少量气泡，水温基本正常。曾先后更换缸垫5副，缸盖1副，故障依旧。

玉柴驻东汽办正准备给该用户换机体修复处理，经与玉柴技术专家联系后，认为问题出在缸套，没有必要更换机体。于是指导服务人员为该用户更换了缸套修复处理，结果故障排除。

（2）江西南城外运公司曹金华用户，于1998年10月30日购车，发动机编号为6778100537，行驶里程已有67400 km。用户于1999年5月13日来南丰服务站反映，柴油机工作时，水散热器内上部有呈灰白色的机油，而且量比较多，副水箱的水向外喷出，且有大量小气泡出现。经服务站检查，气缸垫没有被冲坏的痕迹，气缸盖经试压，没有发现砂眼和裂纹。

该服务站还是第一次发现此类故障，原因不清。服务站技术人员怀疑是柴油机油道与水道某处有砂眼或裂纹，造成机油泄漏入冷却水内，认为需要更换机体。后发传真请示玉柴总部，经玉柴技术专家详细分析传真所述的现象后，答复更换缸套即可。服务站随即为用户更换缸套，故障得到排除。

（3）北京市八方达长途巴士客运有限责任公司东直门分公司于2003年3月购丹东黄海客车，发动机编号为：G4407300032，于2003年6月发现水散热器上部有机油，机油的颜色近拟油底壳机油的颜色。

经检查，水散热器内没有气泡出现，且水温正常，经拆检缸盖、缸垫未发现异常，后拆检机油冷却器，用压缩空气检测冷却器芯子密封情况，发现机油冷却器芯子焊缝有虚焊、漏气现象。经更换机油冷却器后，故障排除。

（4）福建银杉服务站于2007年月日12月31日，发现厦门金龙客车配玉柴G60QA700209发动机，水散热器内有大量机油与冷却水的混合物（呈乳白色），发动机水温正常，混合物内无气泡，经检查发现机油散热器芯有裂缝，冷却液呈碱性。

5 结束语

综上所述，柴油机水散热器中渗入机油的原因，主要有3个方面：

一是油冷却器的芯子、密封圈损坏，或机体主油道有砂眼、裂纹与水道相通；二是气缸壁或缸套的砂眼或裂纹所造成；三是冷却液碱度过大的同时机油进入冷却水道。

（1）如果是机油冷却器芯子、密封圈损坏，或机体主油道有砂眼、裂纹与水道相通。那么水散热器内上部会有机油出现，这些机油的颜色与油底壳内的机油颜色基本一致。一般情况下，水散热器内没有气泡出现，同时发动机水温与平常时没有变化；如有气泡出现，则需检查水散热器、水泵进水管、空压机缸盖（水冷式）是否漏气。

（2）如果是机体缸孔或缸套有砂眼，或裂纹与水道相通。会出现如下现象：

一是水散热器内上部有机油和较多气泡（机油内有较多的小气泡），且水温较正常时偏高；

二是水散热器内上部有机油且有少量气泡，水温较正常时没有什么变化，散热器内上部的机油的颜色呈灰白色或乳白色（机油内部有气泡）。

（3）如果冷却液的碱度较大，机油进入水道。会出现的现象是：水散热器内全部或大部份冷却液呈灰白色或乳白色的机油与水的混合物。如呈灰白色或乳白色的混合物内有小气泡出现和水温较平常时高，则重点检查缸套砂眼或裂纹及冷却液的碱度；如呈灰白色或乳白色的混合物内无小气泡出现和水温与平常无异，则重点检查机油冷却器芯子、密封圈损坏或机体主油道有砂眼、裂纹，同时检查冷却液的碱度过大的情况。

而缸垫被冲坏或缸盖油道有砂眼、裂纹与水道相通，是不会造成水散热内有机油的。在实际工作中碰到此类故障时，依照水散热器内机油的颜色及现象，即可迅速对故障原因及部位进行正确判断，从而快速有效地加以排除。

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[5]玉柴工程研究院.YC4108、YC6108型柴油机图纸[Z].玉林：玉柴机器股份有限公司，1998.

[6]玉柴工程研究院.技术标准手册[K].玉林：玉柴机器股份有限公司，1998.

The Failure Analysis of Engine Oil Penetrate Diesel Engine Water Radiator

LIANG Fu-gui
(Guangxi Yuchai Machinery Co.,Ltd.,Yulin Guangxi537005,China)

Thesis shows analyzed the reason of engine oil penetrate water radiator in the process of using four-stroke dieselengine，and proposed few simple effective processing techniques.

dieselengine;water radiator;engine oil;penetrate

TK424.2

B

1672-545X（2011）09-0160-04

2011-06-10

梁福贵（1981—），男，广西桂林人，助理工程师，工学学士，主要从事发动机系统设计开发。