浅析柴油机维修中容易忽视的若干问题

刘博 郭元德 王亚东

摘要：柴油机在使用过程中，受外界干扰因素影响，零件会出现磨损、腐蚀以及变形等问题，对柴油机的机体性能造成较为明显的影响。在修复柴油机的过程中，需要对受损伤的零部件进行修复或更换，从而保证零件的性能和柴油机的机体性能，然而部分柴油机修理之后仍无法恢复原始的性能优势。为此，需要针对柴油机修理阶段容易忽视的问题进行分析，找出造成此类问题的原因，结合有效维修经验加以分析和讨论，进而提出有针对性的解决办法。

Abstract： During the use of diesel engine， affected by external interference factors， the parts will have wear， corrosion and deformation problems， which will have a significant impact on the performance of the diesel engine body. In the process of repairing the diesel engine， it is necessary to repair or replace the damaged parts to ensure the performance of the parts and the body performance of the diesel engine. However， after repairing some diesel engines， the original performance advantages cannot be restored. For this reason， it is necessary to analyze the problems that are easily overlooked in the diesel engine repair stage， find out the causes of such problems， analyze and discuss with effective maintenance experience， and then propose targeted solutions.

关键词：柴油机;维修;若干问题;解决措施

Key words： diesel engine;maintenance;several problems;solutions

中图分类号：U262.11                                   文献标识码：A                                  文章編号：1674-957X（2022）01-0146-03

0  引言

在油田勘探、开发运行过程中，柴油机属于此类运输工具当中的首选动力装置，并且在轻型货车和轿车的生产作业当中有着良好的应用优势。柴油机的日常维修作业属于油田装备维修体系当中的重点组成部分，柴油机与汽油机的工作性能和整体构造存在较大的差异，且相应的维修特点各不相同，需要针对柴油机维修环节容易被忽视的问题进行分析，并基于有效的解决措施，避免安全隐患问题的发生。

1  余隙高度

首先，缸体上方部分的平面修理。柴油机当中所使用的缸体等基础设施属于柴油机内部最大零部件，其自身的重量较大，在实际的使用过程中，由于会受到机械力和热应力的共同作用，从而产生相应的翘曲和变形情况。当出现变形等问题之后，则会对缸盖和缸体结合之间的严密性造成不良影响，从而导致漏气、烧缸垫和动力不足等方面的问题时有发生。为此，需要在实际的修理过程中，对此方面可能会发生的问题进行检查。不仅如此，由于受到缸体自身特点的影响，在一般情况下若需要对气缸垫进行修理时，需要对其表面进行修整，确保气缸垫的表面能够恢复到原始的几何状态。另外，当气缸垫的变形量普遍较小时，可以对其进行刮削处理，当变形情况较为严重时，那么可以采用机床磨销的形式进行处理。需要注意的是，若整体的膜销量普遍过大时，则会导致余隙的高度逐渐减小，在一定程度上可能会导致活塞与气门相互碰撞。

其次，可以从气缸垫的厚度入手进行分析，气缸垫介于缸盖和缸体之间的位置，其主要作用是为了保障缸盖和缸体能够得到有效密封。现阶段气缸垫的生产厂家具有多样化的特点，但由于缺乏统一的生产标准，导致所生产出的气缸体验质量参差不齐，且实际的厚度和大小具有较大的差异，所以对余隙的整体高度造成了直接影响。

再次，缸套的高度高出了缸体上平面的高度。当缸套的高度超过了上平面高度时，若超出的高度较大。当曲轴的回转中心并未发生较大的改变时，那么则会导致余隙逐渐增大，在检查缸套高度的过程中，可以使用深度游标卡尺等工具，或者直接采用平尺和厚薄规对其进行检查，若钢套的高度设置不合理时，可以采用增减垫片的形式，对钢套的高度进行调整，从而保障高度设置的合理性。

最后，轴承间隙。柴油机在实际的运行过程中，会存在部分产生相对运动和相互接触的部位，在长期的使用阶段，会导致此类部位发生严重的磨损情况。为此，需要在维修的过程中针对此类零件进行检修。不仅如此，当连杆大头、轴承连杆小头、轴承活塞与活塞销之间的间隙相对较大时，不仅会导致柴油机在运行的过程中造成相应的影响，还会在压缩的阶段导致活塞无法到达相应的上止点位置，从而导致余隙逐渐增加。

2  气缸钢套的上端面高出气缸体上平面的高度

对于国产类型的柴油机来说，其内部的气缸套零件具有干式和湿式等两种不同的类型，将气缸套进行安装之后，其上端平面的高度需要高于气缸体上平面的高度，且通常情况下所高出的距离处于0.05mm到0.15mm之间，从而构成了以圆环形式为主的凸台。在压紧气缸垫的过程中，围绕气缸的内孔形成了以密封形式为主的环带，从而保障了气缸的密封性和使用的有效性，避免受到高压气体的影响，减少了对气缸垫所造成的损坏，进一步延长了气缸垫的使用周期。在维修柴油机的过程中，大多数维修工作人员并未仔细的针对气缸套的凸台高度进行测量，甚至会在通常情况下忽略了对此方面数据的测量，部分维修工作人员会凭着手感和经验对其进行衡量，而在此类缺乏严谨性的测量工序影响下，会导致气缸套的凸台呈现出了过高或者过低的状态，而两台相邻气缸套之间的高度差可能会存在较大的超限额情况。对于各个不同型号的柴油机来说，对其所使用的凸台高度都做出了明确的规定，相邻两台缸套凸台之间的高度所形成的高度差都有着较为严格的要求。在一般情况下，需要将高度差保持在小于等于0.04mm左右。所以，在装配发动机作业完成之后，则会不利于保障气缸封闭的密闭性，从而导致冲气缸垫和缸盖出现了严重的变形情况，并且造成了缸盖螺栓孔损坏等方面的故障，在严重情况下，还会导致气缸套出现了断裂等方面的问题，进一步引发了导纲等安全事故。为此，需要在气钢套装配作业完成之后，派遣专业的维修工作人员在前期阶段对气缸套的高度进行全面测量，并对气缸套的凸台高度予以严谨的计算。除此之外，对于以半成品形式为主的气缸套来说，需要对气缸套的凸台高度予以严格的管控，而对于此类的气缸套来说，需要在尚未安装阻水圈的前期阶段，将气缸套放入到气缸套成孔的内部，以实践操作为主对其进行测量。当气缸套凸台的高度并不符合柴油机的运行要求时，可以利用垫铜片以增加或者减少的方式对气缸套的凸台高度进行调整，从而确保高度设置的合理性。对于以过盈配合为主的干式气缸套来说，在尚未进行压装气缸套操作的前期阶段，需要对气缸体上部区域的气缸套所出现的秃尖成孔深度进行测量，并将气缸套上部区域凸尖的整体高度测量内容包含在内，通过精密的计算及时的确认气缸套的整体凸台高度，确保高度设置具备适宜性之后，才能够将气缸套压入到气缸孔的内部。

3  活塞组的质量差与尺寸差

燃料系统、进排气系统都属于影响柴油机运转性能的主要因素，同时还会受到取轴和活塞连杆组的影响，导致柴油机的质量平衡出现问题，在维修柴油机运转平衡性能的过程中，需要对相应的活塞等基础设施进行更换处理，而在通常情况下维修工作人员会忽略活塞质量和直径等方面的检查作业。在柴油机的实际运转过程中，会受到多种不同因素的影响和干扰，而造成柴油机运转平稳性能逐渐下降的因素也具有多样化的特点。在购买基础配件的过程中，整体的活塞组会包装于一个箱体当中，然而在实际的工作过程中可以看出，对于同一组的产品主要来说，在生产的过程中相差范围普遍较大，甚至会超出规定的质量范围。除此之外，对于直径差异来说，会对各个缸体的压缩力造成相应的影响，且会产生各不相同的缸体压缩力，而活塞与缸壁之间所产生的摩擦力也各不相同，在此类问题的影响下同样也会难以保障柴油机运转的平衡性。不仅如此，在质量差异化影响下，还会导致柴油机各个钢件的整体运转惯性力作用各不相同，从而导致柴油机在运转的过程中缺乏平衡性。与此同时，在質量差和直径差的共同作用下，还会导致柴油机曲杆连杆机构零件出现磨损，且此类磨损程度不相均匀，进一步导致了曲周疲劳损坏等问题。

4  气缸套内孔的圆度与圆柱度

在维修柴油机的过程中，需要利用以成品形式存在的气缸套，且具有湿式或者干式等两种不同的类型，而气缸套的内孔区域在一般情况下并不存在合理的维修尺寸。除此之外，通过将干式气缸套与湿式气缸套进行比较可以看出，湿式气缸套的圆孔和圆柱度设置问题相较于干式气缸套的问题相对较小，但仍然有个别气缸套的圆度设置范围在0.02～0.03mm之间。部分维修工作人员对湿式气缸套的圆度设置无法引起高度的重视，并且对柴油机气缸壁与活塞之间的间隙设置产生了较大的误解，在通常情况下会认为此类间隙设计相较于汽油机气缸壁和活塞间距设置距离相对较大。为此，在维修柴油机的过程中，通常会忽略气缸套内孔的圆度和圆柱度等超限问题。部分厂家在生产气缸套的过程中，为了能够保障气缸套使用的便利性，在通常情况下会供应四件配套的零件，如气缸套、活塞、活塞环和活塞销，可以使用户在购买此类套件的基础上，对其进行直接安装并使用。在维修柴油机的过程中，时常会出现曲轴箱窜气的情况，且此类问题较为明显，导致整体的运行功率不够充足，甚至会在严重情况下出现浓重的黑烟等现象。而造成此方面问题的原因，主要是由于气缸套的内孔圆度以及圆柱度超出了起初的限额，通过对以成品形式为主气缸套进行测量，可以看出对于大多数气缸套来说，通常是以薄壁干式的气缸套为主，其内孔的圆度和圆柱度存在了严重的超限情况。尤其是气缸套的内孔圆度，所出现的超限情况较为严重。对于个别类型的气缸套内孔圆度来说，甚至会达到0.04～0.07mm的区间范围，接近、甚至会超过了相应的维修标准。

另外，对于出现了高温燃气泄露情况的柴油机来说，还会导致润滑油出现烧结等问题，不仅不利于活塞环与气缸壁之间的贴合，还会使柴油机的导热性能逐渐下降，对活塞环和气缸套等零部件造成了严重的损坏，且此类零件的整体磨损量逐渐增加。在一般情况下，柴油机的压缩比例大约会超过汽油机压缩比例的两倍多，而漏气量则相较于柴油机来说普遍加大，若柴油机气缸套的圆度和圆柱度出现了超限等情况时，实际的漏气量可能会占据进气量的10～20%。在漏气量相对较大的情况下，不仅会对压缩空气时所使用的压力和温度造成影响，还会对柴油机的整体燃烧过程造成直接干扰，从而导致整体工况情况日益严峻。

与此同时，在零件磨损量增加的基础上，还会导致漏气量随之增加，在相互影响的情况下，进一步缩短了柴油机的整体使用周期。通过对柴油机内部所使用的成品型气缸套内孔圆度和圆柱度超限情况进行分析，可以看出在大多数情况下，并不是由原厂的加工操作失误所引起，并且不存在加工误差等方面的问题，而是由于气缸套所产生的内应力，或者存在不合理的气缸套时效处理形式，并且在运输和保管的过程中缺乏有效的操作措施而引起。为此，在修理湿式气缸套的前期以及后期阶段都需要针对内孔的圆度和圆柱度进行测量，实现对气缸套公差超限等问题的有效规避。对于薄壁类型的干式气缸套来说，可以尽量避免使用成品或者半成品形式的气缸套零件，采用搪磨钢工艺为干式气缸套维修作业提供便利性保障，确保能够将气缸套的内孔予以二次加工，使其能够达到标准的尺寸，既能够避免气缸套的内孔圆度和圆柱度超出既定的限额，也可以在矫正气缸套成孔变形问题的情况下，降低了气缸套内孔变形等问题的发生几率。

5  曲轴轴径与轴承内径之间的配合

烧瓦抱轴事故属于柴油机运行阶段常见的故障问题，且此类安全事故的发生几率普遍较高，造成此方面问题的原因具有多样化的特点，其主要是由于在开展柴油机维修作业的过程中，尚未针对取轴轴径与轴承的装配间隙进行合理的把控，或者在难以保障曲轴轴径和轴承装配表面质量的基础上，引发了烧瓦抱轴等方面的安全事故。在柴油机等机械运行的过程中，其内部的曲轴和轴承需要承受的较大的交变荷载压力，同时还会受到热负荷的影响。部分柴油机修理工作人员在装配新型或者经过修磨处理的取轴和轴承等零件的过程中，由于尚未针对装配间隙等方面的参数数据予以高度的重视，在缺少清晰数据参考依据的基础上，尚未针对轴径和轴承之间接触面的实际情况加以观察，且对曲轴的转动情况产生了片面的理解，在此方面问题的影响下，导致以手工刮配为主的轴承安装作业，为柴油机的运行带来了极大的安全隐患。为了切实的保障轴径与轴承装配间隙设置的合理性，并提高轴径与轴承接触面的表面质量，不仅需要延长柴油机曲轴和轴承使用周期，还应保障柴油机的稳定运行。为此，通过对不同类型柴油机维修手册当中的规定进行分析可以看出，若曲轴轴径和轴承装配之间的间隙普遍较大，当到达0.06～0.08mm的间距区间范围内时，需要对装配的间隙进行调整，保障间隙设置的合理性。

首先，需要根据轴承零件的设置材料进行分析。对实际的装配间隙加以确定，当轴承材料为钢背锡基合金或者铜铅合金等材料类型时，那么装配的间隙可以设置为轴径直径的0.06～0.08%。若轴承材料为钢背铝锡合金等材料类型时，由于此类合金物质的膨胀系数普遍较大，那么可以将装配间隙设置为轴径直径的0.08～0.01%。其次，还可以根据气缸体和取轴的运行状态，对装配间距进行确定。对于旧型的气缸体和曲折来说，由于在使用的后期阶段存在一定程度的变形问题，那么实际所设置的装配间隙可以稍稍扩大，而对于新型的气缸体和曲轴来说，则需要对装配间隙予以合理的把控，在与条件允许的情况下，对此类间隙设施进行缩小处理。最后，还可以根据轴承的具体种类，对装配的间隙加以确定。对于主轴承和主轴径之间所存在的装配间隙来说，在一般情况下相较于连杆轴承与连杆轴径间所存在的装配间隙来说普遍较大，需要大于后者装配间隙的0.01～0.02mm左右。

6  凸轮轴外形

6.1 凸轮磨损外形变化程度对柴油机所造成的影响

由于凸轮顶峰附近所产生的磨损程度普遍较大，所以可以利用凸轮所呈现出的最大高度，对凸轮的整体磨损程度予以衡量，当实际的高度磨损量超出了额定的范围之内时，则会产生以下几个方面的影响。一方面，当凸轮的高度减小到了一定的数值之后，那么气门的升程也会随之减少，在升程数值逐渐减小的过程中，导致气门的开启时间以及气流的整体流通面积也会随之减小，导致气体的通过阻力逐步增大，使气缸内部无法吸进充足的新鲜空气，且内部所产生的废气也无法进行全面排除。另一方面，当气门开启时，凸轮与挺柱推杆之间的接触点会发生转移，并且导致凸轮转动了一定程度的角度，使气门的整体开始起时间遭到了延迟，进一步引发了柴油机配气相位超差等方面的问题。

6.2 明确掌握凸轮外形检查作业的重要作用

由于柴油机的配气凸轮轴在使用的过程中经过了热处理操作，其自身的载荷能量普遍较小，但有着较为优良的润滑以及散热条件，所以配气凸轮轴的磨损程度相对较为缓慢，在一般情况下会经过2～3个大型修理周期，才会对其进行修理。为此，在开展修理实践作业的过程中，一般会针对配气机构进行检查，并对气门的严密性加以修复，再对凸轮轴的轴套进行更换。在此类系统化修理模式的作用下，導致维修工作人员对凸轮外形的检查和修理工作产生了忽视，从而使众多重要型零件更换作业完成之后，仍然无法顺利的恢复柴油机的动力性能，因而难以保障柴油机的经济性。造成此类现象的主要原因是由于配气凸轮轴的凸轮外形磨损情况较为严重，并且尚未受到妥善的修复和处理。为此，在开展柴油机大修作业的过程中，需要对凸轮轴凸轮外形检修作业予以高度的重视，并对外形的实际情况予以全方位的检查，对修理和更换决策的制定奠定有力基础。

7  结束语

在使用柴油机的过程中，会受到人员技术水平、操作合理程度、整体运用材料、维修工作质量等方面的影响，并对柴油机的使用性能带来一定程度的干扰。对于柴油机维修作业来说，需要在开展大修理作业的过程中，严格的按照维修项目以及相关技术的操作要求，保障维修阶段的严格性与严谨性，避免出现漏查或者少查等方面的问题，针对柴油机维修作业的常见忽略性问题加以处理，以此来保障柴油机维修工作的实施质量，从而提高柴油机的动力性能和运行效率。

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