圖1  柴油機機油消耗大的原因

圖2  機油消耗量大檢查步驟圖

 

二、引起機油過量消耗的原因分析

1、機油粘度選用不當

      據調查資料顯示，因機油粘度等級選用不當，引起柴油機過度磨損是造成機油過量消耗的主要因素之一。

（1）機油的粘度過高或過低

      機油的粘度越高，油的消耗也相對越少（如圖3），但若油的粘度過高，其殘?zhí)亢枯^大，凝點較高，熱氧化安定性，低溫啟動性、潤滑性、洗消作用以及泵送性也較差，極易引發(fā)活塞（環(huán)）與缸壁間產生半（干）摩擦，而導致活塞環(huán)（氣缸）過度磨損、彈力減弱、粘環(huán)以及刮油環(huán)回油孔被沉積物堵塞等，造成大量機油竄入燃燒室引起過量消耗。機油粘度低，流動性、冷卻性及洗消作用較好，但粘度低于一定值時，油消耗會大大增加，因為低粘度機油揮發(fā)性高，同時密封性也較差，造成大量消耗及泄露。同時，粘度過低的機油，由于承載能力低，易使油膜產生破裂；而且還會引起機油壓力明顯下降，使之不能有效泵送到各工作部位，導致機件得不到正常的潤滑，加速氣缸、活塞環(huán)的磨損，增加機油的耗量。圖4為機油粘度與活塞環(huán)、氣缸磨損的關系。

 

圖3 柴油機機油的粘度與消耗關系曲線圖

圖4  柴油機機油粘度與汽缸(活塞環(huán))磨損關系

 

（2）機油壓力過高

      機油壓力過高，機油的消耗量也大（如圖5）；同時，柴油機工作時冷卻液溫度過高，會引起機油粘度降低，造成機油的揮發(fā)，增加機油的消耗（如圖6所示）。

 

圖5  柴油機機油壓力與機油消耗關系

圖6  柴油機水溫與機油消耗關系

 

2、機油質量差

      機油的性能品質對機油消耗影響，主要表現在揮發(fā)性和抗泡性。

（1）抗揮發(fā)性低

    機油有一項很重要的參數叫抗揮發(fā)性，性能越高，抗揮發(fā)能力就越強，反之越低，抗揮發(fā)能力就越低。若經過檢查，機械部件磨損在正常范圍之內，也沒有機油的泄漏，油氣回收裝置工作正常。所以機油減少的原因已經非常明顯，就是因為機油的抗揮發(fā)能力不足導致的。

      試驗表明，機油的餾分范圍越輕，揮發(fā)性越大，機油的消耗也越大（如圖7）。現代柴油發(fā)電機由于對燃油經濟性的要求，廣泛應用低粘度多級機油，以及油溫、機體溫度過高也是造成機油揮發(fā)大、油耗增加的主要原因之一。

（2）抗泡性差

      抗泡性是指機油在激烈的攪拌過程中抗泡沫形成的能力。泡沫對柴油機的正常工作有很大的危害，主要表現在使機油的密封性下降；形成絕熱層使傳熱效果下降；使油泵抽空，油路產生氣阻，造成供油中斷和潤滑效能下降等。從而加速缸壁、活塞和環(huán)壁的磨損，引起機油的上竄。
      特別是現代高強度柴油機中泡沫生成趨勢更為嚴重。主要是由于使用條件日趨苛刻，油的變質加速，生成的醇酸老化產物都會助長起泡；同時，現代機油為了改善潤滑油的各種性能，均含有大量的清凈分散劑，抗氧化腐蝕等性能添加劑，這些添加劑大都為化學表面活性化合物，也是增長機油起泡的主要因素。

3、燃燒室負壓過大

      據文獻記載，在汽缸、活塞、活塞環(huán)配合副間隙正常時，引起機油上竄燃燒室的主要因素是燃燒室負壓過大而致(低于曲軸箱內的壓力)。圖8為某四沖程六缸柴油機，進氣壓力與機油消耗量的關系。

      從圖8中可以看到，隨著燃燒室進氣壓力的降低，其機油耗量呈明顯上升的趨勢。柴油機在工作時，汽缸壁上的機油在活塞（環(huán)）“泵油效應”以及強大壓力差作用下，通過活塞與缸壁，活塞環(huán)與環(huán)槽之間的間隙被泵入燃燒室，造成機油消耗量劇增。

 

圖7  柴油機機油揮發(fā)性與消耗的關系

圖8  柴油機進氣壓力與機油消耗的關系曲線圖

 

4、汽缸套熱變形

      在形狀精確的氣缸里，機油可由活塞和活塞壞加以控制。但是，如果氣缸有了錐度和失圓度，油控就變得很閑難了。造成氣缸變形的原因除了磨損外，還有熱分布不均（如圖9所示）或鏜缸體時未將軸承蓋擰緊到位。柴油機運轉時，當汽缸熱變形超過某一限度時，活塞、活塞環(huán)便不能充分適應氣缸的變形量，在局部會出現較大上油的通路。同時，局部的熱變形還會引發(fā)活塞環(huán)在高速滑動的過程中出現不規(guī)則的扭曲變形以及懸浮和顫振現象，造成大量機油竄入燃燒室。

5、轉速及運轉模式變化

      試驗表明，隨著轉速的增高，機油耗量明顯上升(如圖10所示)。

      因為活塞、活塞環(huán)在與汽缸作相對高速滑動時，其溫度會驟升，從而導致活塞環(huán)的彈力及氣密性下降；同時，高速滑動的刮油環(huán)，由于慣性的作用，其控制機油上竄的機能將明顯下降；而且高速滑動的活塞環(huán)還會出現異常的“顫振”和“懸浮’現象。
另外，不同的運轉模式，機油消耗量也有較大差異。如柴油機啟動、停機頻繁；反復多次加減速以及經常在發(fā)動機制動狀態(tài)下運轉時，其機油耗量將比穩(wěn)定轉速下的消耗量增加10%--30%。

 

圖9  柴油機運行時缸套溫度分布圖

圖10  柴油機轉速與機油耗量關系曲線圖

 

6、活塞、活塞環(huán)與缸壁的配合間隙

      當汽缸壁與活塞第一道環(huán)壁的磨損量超過正常間隙的20％時，其機油的耗量將增加2倍以上（如圖11所示），而與活塞環(huán)徑向磨損的3次方成正比。

      造成汽缸壁和活塞環(huán)組磨損的主要原因有：高的滑動速度和加速度（滑動速度一般為：7～16ｍ/s;加速度為12000～15000ｍ/s2）；柴油機負荷和較高的燃燒壓力（使活塞環(huán)與缸壁間，活塞側面與缸套間以及環(huán)與環(huán)槽間承受很高不均衡的壓力。如圖12所示）；機油粘度、汽缸壁溫度以及燃料的品質等。尤其是汽缸上部、第一道壓縮環(huán)及活塞環(huán)壁，因潤滑條件惡劣，再加上受到爆發(fā)沖程高溫高壓氣流的沖擊，以及使用操作不當等因素的影響，約有40％左右的柴油機在磨合運轉期間，均發(fā)現有不同程度的異常磨損現象

 

圖11  柴油機缸壁、活塞環(huán)壁間隙與機油耗量關系曲線圖

圖12  柴油機活塞環(huán)上的壓力分布情況

 

7、密封墊失效和外部滲漏

      當發(fā)現柴油發(fā)電機機油消耗過多時，應首先檢查機體和齒輪室蓋、后蓋、蓋罩等連接處是否有漏油現象。如漏油，應注意觀察各連接部位的密封墊是否完整，要對損壞的密封墊進行更換。若密封墊完整，應撿查各部位的連接螺絲是否松動。對松動的螺栓用扳手上到規(guī)定扭力即可。

      氣缸蓋密封墊，是安裝在氣缸體和氣缸蓋之間的彈性密封元件。由于缸體和缸蓋之間不可能絕對平整，因此，就需要有氣缸蓋密封墊來防止高壓氣體、潤滑油及冷卻水從它們之間的空隙竄出，保證結合面處有良好的密封性。氣缸體上鉆有一個潤滑油道，它延伸到氣缸蓋上，將機油引到搖臂。若氣缸蓋墊不能將此部位很好地密封，機油就會進入氣缸或柴油發(fā)電機冷卻液中。如在冷卻液中發(fā)現機油，或者靠近缸體油道的火花塞不斷地被機油污染，即表明內部存在漏油問題，則此氣缸蓋墊需要更換。

8、磨損造成的消耗

（1）正常磨損消耗

      柴油發(fā)電機長期使用形成的正常磨損，或因保養(yǎng)不當形成的非正常磨損，均會使柴油機的缸套形成縱行拉痕，缸徑、活塞側間隙超出規(guī)定值，使活塞環(huán)的撐力相應減小，出現刮油不凈現象。或因油環(huán)內的內撐扭曲簧斷開在油環(huán)的開口位置，致使刮油不凈而參與燃燒，造成機油嚴重消耗癥狀，表現為柴油機起動困難，排氣管有明顯的藍煙冒出，呼吸器噴油嚴重。再者，活塞本應向上的一側，在裝配時因方向倒置使燃燒室形成倒置狀態(tài)，雖不會影響柴油發(fā)電機的起動，但機油的損耗會相當嚴重，每天油耗在0.5公斤左右。

（2）異常磨損消耗

      氣缸中存有過多或過大的磨損時會引起氣缸嚴重的磨料磨損；柴油發(fā)電機由于長期處于高溫高負荷運轉，氣缸和活塞環(huán)之間會發(fā)生異常的黏著磨損；柴油發(fā)電機經常低溫運轉，又會導致氣缸異常的腐蝕磨損；氣缸和活塞中心線不重合時，會導致活塞偏缸，使氣缸和活塞偏磨。這些都會使竄入燃燒室而被燃燒的機油量大大增加。通過檢查柴油發(fā)電機氣缸壓力，可判斷氣缸的密封性。若氣缸壓力不足，而在向活塞周圍加入機油后，缸壓明顯升高，即可斷定氣缸漏氣，這可能是氣缸和活塞異常磨損引起，此時應打開缸蓋視情處理。如確實為氣缸和活塞異常磨損，在對氣缸進行鏜削、磨削或更換缸套后，還應找出引起異常磨損的原因。

9、油底殼的油位過高

     機油加多后，多余的潤滑油會被帶入燃燒室燃燒，導致油耗過大。應排出多余的潤滑油，使其儲油量在標準范圍內。

注意事項：檢查油面時，應特別注意油尺規(guī)格要與原廠要求相符。

10、活塞環(huán)錯裝

      柴油發(fā)電機使用的氣環(huán)種類較多，就其斷面形狀來分，常用的有平氣環(huán)、錐面環(huán)、扭曲環(huán)、扭曲錐面環(huán)、反扭曲錐面環(huán)、扭曲刮油環(huán)、桶面環(huán)及大力岸環(huán)等。安裝新環(huán)時，除平環(huán)和桶面環(huán)外，都有裝配方向要求，如錐面環(huán)標有“0”或“頂”記號的一面朝上，扭曲環(huán)外圓切口一面朝下、內圓切口一面朝上等。安裝使用過的平環(huán)或桶面環(huán)時，應按原裝配方向裝回。保修過程中如不按規(guī)定裝環(huán)，會使氣環(huán)的泵油作用加強，導致燒機油現象嚴重。現代柴油發(fā)電機多使用組合式油環(huán)，它一般由油環(huán)和襯簧組成。安裝時襯簧應小心地對接，一些修理工為圖安裝方便，將襯簧剪去一些，甚至有時干脆不裝襯簧，襯簧張力降低后，就不能使活塞環(huán)以足夠的壓力壓到氣缸上。

 

三、解決機油消耗大的措施

      以康明斯KTA50-G3型柴油機為例，該機型屬于四沖程、16缸V型排列、廢氣渦輪增壓、帶中冷器、直噴式柴油機。該機采用濕式油底殼帶有進氣閥座潤滑的壓力循環(huán)潤滑系統(tǒng)。進氣閥座潤滑系統(tǒng)是利用機油計量泵定量地把機油供給中冷器空氣出口中的噴嘴，機油通過噴嘴與增壓空氣相混合后經進氣閥進入燃燒室，而空氣中的機油會吸附在進氣閥及閥座上對其進行潤滑以減少點蝕。

1、改進設計、制造工藝

（1）提高缸套壁厚制造的均勻性；選用耐磨性好、熱穩(wěn)定性能優(yōu)良的材料（如鉻硅鑄鐵、鎳鑄鐵、 鋁硅合金）等，以提高缸套抗熱變形能力和耐磨性。

（2）嚴格控制缸套內壁的粗糙度和鏜磨質量，采用激光處理工藝對內表面強化處理等以提高柴油 機初期運轉時的磨合性，減少磨損．

（3）在保證柴油機正常工作的條件下，盡量減少活塞頂端環(huán)岸與缸壁間的間隙；活塞環(huán)槽內鑲套 或鍍鉻；選用雙層涂鍍環(huán)及性能優(yōu)良的填充環(huán)等，以提高在磨合運轉期活塞（環(huán)）對氣缸的良好的順 應性和磨合性。

（4）適當提高空氣濾清器的容量；合理布局和設計進排氣道；采用增壓技術等，以提進氣壓力。

2、加強使用、維護和保養(yǎng)工作

（1）新機在磨合運轉期內，禁止長時間在負荷猛增猛減以及高速狀態(tài)下工作；冬季啟動時應做好 預熱和保溫工作，并盡量減少冷啟動和拖啟動次數。

（2）避免在高溫、高速、大負荷狀態(tài)下過頻熄火以及在高速下長時間運轉。

（3）認真做好對曲軸箱通風裝置、廢氣循環(huán)系統(tǒng)以及各種濾清器的清洗和濾芯的更換工作。

（4）加強對汽缸墊、氣門密封圈、氣門間隙以及噴油器等機件的密封性檢查和維護工作， 使其保持良好的技術狀態(tài)。

（5）及時做好對曲軸、連桿軸瓦技術狀況的檢查和調整工作。

3、提高裝配、維修質量

（1）合理選配缸套與缸體間的過盈量及正確的裝配方法，防止產生應力集中和發(fā)生永久變形；并 切實做好活塞與汽缸間隙的選配和調整工作。

（2）正確選配和組裝活塞環(huán)，活塞環(huán)端口禁止隨意的往復壓縮和擴張，以防產生軸向扭曲和永久 的變形；活塞環(huán)的“三隙”必須符合規(guī)定要求；裝配時，必須用專用工具，防止因裝入方法不當，產 生變形、扭曲、應力集中以及損傷等。同時，應確保安裝順序及方向的正確性。

（3）提高連桿軸承和主軸承的裝配質量，使其保持良好的接觸面積和配合間隙；并作好對氣門密封圈、氣門閥座的密封性檢查和調配工作。

（4）加強柴油機裝配后的冷磨和熱試，并認真作好拆檢，調試和清洗工作。

4、合理選用和加注機油

      不同質量、粘度等級的機油，其添加劑的成份、類型以及粘溫特性等性能有較大的差異。所以， 在選用時必須根據柴油機的性能、結構、工況以及運行條件等因素合理選用。

（1）一般新機（大修后）、技術狀態(tài)良好的柴油機，在保證正常潤滑的條件下，應優(yōu)先選用粘溫特 性好、品質高、清洗能力強的中高檔的多級機油。反之，機油的粘度可適當提高一些。

（2）不同質量、粘度等級及不同使用類型的機油禁止混用；加注前一般應不少于48h的沉淀；同 時，加注時應嚴格控制其數量，防止油平面過高。

（3）定期檢查曲軸箱內機油的數質量，并做好定期更換。禁止在機油已經變質的情況下，直接將 新油注入曲軸箱。

（4）加注的場所必須無污染、無風沙；器皿必須干凈、衛(wèi)生；防止水、塵埃等污染物混入。

 

總結：

      柴油發(fā)電機結構、系統(tǒng)復雜，各結構、系統(tǒng)相互影響，若某部件或系統(tǒng)出現異常，勢必影響其它部件或系統(tǒng)，乃至影響整臺柴油發(fā)電機的運行，如因中冷器堵塞引起的冷卻水溫度偏高，進而引發(fā)缸套潤滑不良而造成缸套磨損，最終導致機油消耗量過高的故障。本文針對康明斯柴油發(fā)電機機油消耗量過高的原因進行了系統(tǒng)分析，找出直接原因提出了全面有效的排除方法，對排除此類故障具有一定的參考和借鑒意義。

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