柴油机清洁度及整机机油系统清洗工艺研究

张少华

摘要：柴油机清洁度十分重要，对柴油机的使用寿命有直接的影响。新造柴油机机油系统清洁度注重零部件清洁度，整机清洁度只有检修柴油机有相关规定，但标准不能满足大功率新造柴油机使用需求，根据实际情况制定新造柴油机整机清洁度标准，并根据新的清洁度要求研究柴油机整机机油系统清洗工艺。

关键词：柴油机;整机;清洁度;机油系统;清洗工艺

1  清洁度概念及其重要性

柴油机的清洁度是指柴油机零件和总成的清洁程度，以规定的方法从规定的部位采集到的杂质微粒的重量、大小、数量来表示，单位为mg或μm。清洁度是对柴油机产品的质量进行评价的最重要指标。柴油机的清洁度对柴油机的可靠性、耐久性有着有着十分巨大的影响，最终影响柴油机的使用寿命。有效控制柴油机的清洁度，减少杂质对柴油机的磨损，最大幅度延长柴油机的生命周期。

2  柴油机清洁度的影响因素

柴油机清洁度的影响因素有很多，按照柴油机的生产过程可以分为零部件生产加工杂质、装配过程中的污染、油料中的杂质等。

2.1 零部件生产加工杂质的影响  锻、铸件的表面上残留的氧化皮和型砂，焊接后残留的焊渣、焊豆，机械加工过程中的未清理干净的飞边、毛刺，在使用柴油机的过程中，由于柴油机的震动，使这些残留的氧化皮、型砂、焊渣、焊豆、飞边、毛刺等杂质脱落，脱落后的杂质进入柴油机各个系统中，对柴油机的清洁度造成影响。

2.2 装配过程中的污染对清洁度的影响  装配过程中由于装配车间降尘量超标，装配过程中员工的不慎操作或装责任心不够、操作技术不到位等，导致外部杂质进入柴油机或由于操作不当的碰撞产生的杂质进入柴油机，这些都对柴油机的清洁度造成严重的危害。

2.3 油料中的杂质  柴油机使用的燃油、机油在运输、保存和使用的过程中混入的各种杂质对柴油机清洁度产生影响。

3  清洁度的分类及影响

按定义来分类，柴油机的清洁度包括两个方面，一是组成柴油機各个零部件的清洁度，如QCR 230-2015《内燃机车用柴油机清洁度测定方法》中内燃机车用柴油机清洁度限值表。（表1）

二是柴油机整整机的清洁度。如TBT 2792.2-1997《内燃机车主要部件中修整机清洁度限值及测定方法（铁谱仪法）》中整机清洁度检测最大允许的颗粒数量。（表2）

取样时间规定为：“整机清洁度测定应在内燃机车柴油机（含管路系统）或液力传动箱、车轴齿轮箱和空压机组等零部件检修、清洗、组装后的磨合试验之前，启动柴油机，使其转速达到1000r/min，空载运转30min后进行。

柴油机整机清洁度是在柴油机组装完成后进行的检测。有效控制柴油机整机清洁度可以将零部件生产加工杂质、装配过程中的污染、油料中的杂质等影响柴油机运行安全的及使用寿命的杂质有效清除。

按照系统来划分，柴油机的清洁度分为燃油系统清洁度、机油系统清洁度、空气系统清洁度与冷却水系统清洁度。

清洁度不良将会对柴油机造成影响：燃油系统杂质易堵塞油路、气缸套磨损，严重的导致拉缸。机油系统杂质导致油路不畅通，润滑不够都导致零件磨损，严重的导致碾瓦甚至抱轴。空气系统清洁度污染导致气缸套磨损，严重的导致拉缸。冷却水系统清洁度不良导致使得柴油机产生温度过高的现象，导致寿命下降。

我公司某型柴油机在试验期间多发碾瓦问题，做了大量分析、检验和试验工作，通过排查最终将问题锁定在了机油系统清洁度方面。润滑系统中的细小颗粒，特别是一些较大的杂质颗粒，容易引起轴瓦合金层或轴颈的拉痕破坏油膜产生碾瓦，严重的碾瓦会造成曲轴报废。此型号柴油机功率大，强化度高，安全裕度低，轴系十分敏感。这种敏感性意味着影响轴颈摩擦副配合的相关因素都要有较高的要求，比如机座孔和轴颈的配合形位公差、曲轴颈的表面状态、瓦背的接触面积、轴系的连接对中和整机安装支撑的调整等等，这些因素的异常都会引起轴颈摩擦副油膜的正常建立。油膜不能正常建立必然影响润滑，最终导致碾瓦。

TBT 2792.2-1997《内燃机车主要部件中修整机清洁度限值及测定方法（铁谱仪法）》中整机清洁度为检修柴油机清洁度，已无法满足此机型新造柴油机清洁度要求。通过计算及参考其他机型清洁度要求，将此机型清洁度要求提高TBT 2792.2-1997《内燃机车主要部件中修整机清洁度限值及测定方法（铁谱仪法）》中整机清洁度检测最大允许的颗粒数量级数至19/16，见表3。

4  机油系统清洗工艺

为了使柴油机整机清洁度达到19/16级数标准，采用串油方式，即以一定温度和速度的机油在柴油机机油系统内反复循环冲洗，并将机油中所含从机油系统中冲刷下来的杂质过滤掉，使柴油机机油系统达到规定的清洁度等级的过程。

为使柴油机油系统达到规定的清洁度等级要求，并防止柴油机运行时杂质对轴瓦及轴的拉伤，窜油工序应在柴油机启机之前进行。

杂质的过滤选用自清洗式机油滤清器，过滤精度为5μm或10μm。

机油循环泵的流量及压力参照机油预供泵选取，串油工作温度为运行温度的一半，但不低于40℃。

机油系统清洗装置示意图如图1。

工艺过程：

①按照示意图将柴油机与其他串油设备连接在一起。

②向油底壳内注入适量的机油。

③启动机油泵并开启机油加热装置，使机油缓慢加热至工作温度。

④正式窜油，定期检查滤器。

⑤滤器中无肉眼可见杂质后循环冲一段时间。

⑥定期取油样检验机油清洁度。

5  结论

制定新造柴油机整机清洁度标准，并根据新的清洁度要求研究柴油机整机机油系统清洗工艺。经过串油清洗，柴油机整机机油系统清洁度达到最大允许的颗粒数量级数19/16标准，在试验期间未再发生碾瓦问题，柴油机质量显著提高。

参考文献：

[1]宋长青.发动机的清洁度与清洗技术及设备[J].中国设备工程，2016.

[2]崔宏杰，刘文阳，曲丽.发动机的清洁度与清洗技术及设备[J].黑龙江交通科技，2007.

[3]Q/CR 230-2015，内燃机车用柴油机清洁度测定方法[S].

[4]TB/T 2792.1-1997，内燃机车主要零部件中修清洁度限值及测定方法（称量法）[S].

[5]TB/T 2792.2-1997，内燃机车主要部件中修整机清洁度限值及测定方法（铁谱仪法）[S].