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柴油机排气高温原因分析与对策研究

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谭令

摘要：柴油机排气温度异常，归根到底就是燃烧质量不好，燃油在燃烧室燃烧过程没有按照设计的要求进行。基于柴油机良好燃烧过程的要求，我们来剖析引起排气温度高的一些原因。本文通过工作总结的经验，对柴油机排气高温原因进行了分析，并列出了解决排气高温问题的方法。

关键词：柴油机；排气高温；原因分析；解决方法

1.柴油机排气高温原因分析

1.1柴油机换气质量差

柴油机换气质量的好坏对柴油机的燃烧过程有着很大的影响，与排烟温度也就是热负荷的大小有直接关系，这是我们轮机管理人员的共识。在一些设备上，由于忽视了对柴油机换气系统必要的保养，使换气质量变坏，导致柴油机过量空气系数α减小，燃烧恶化，排烟温度升高，热负荷增加，可靠性下降。空气量不足导致换气质量差主要有以下几个原因。

（1）气缸密封状态差导致空气量不足。每一型号柴油机都有一个固定压缩比，即气体被压缩前后气缸的容积比。一般四冲程柴油机进入气缸的气体被压缩终了时压力可达到3.7-4.2Mpa、温度将上升到550-600℃，瞬间可点燃被喷进气缸的燃油。如果气缸密封状态差，压缩压力就会变小而导致压缩终点温度变低，就会使燃烧变迟而产生后燃。气阀间隙调整不当；气阀卡阻；气阀漏气；活塞环因磨损严重或断裂而造成漏气等都会引起气缸密封变差的因素。

（2）扫气压力不足导致气缸进气量不足。二冲程柴油机对扫气压力的要求是非常高的，管理过二冲程柴油机的轮机员都经常遇到这样情况，就是当主机由机动航行逐步加速到定速航行过程，开始时扫气压力是由辅助风机提供的，随着增压器效率的逐步提高，当扫气压力上升到一定值时辅助风机会自动停止，辅助风机自动停止的短时间内，各缸的排气温度和排气总管温度上升的非常快。我们通常的做法是加速速率快一点，让废气涡轮增压器效率尽快提高，增加扫气压力，随着扫气压力的提高各缸的排气温度和排气总管的温度会明显下降。这是非常典型的因扫气压力不足而导致的排温升高的例子。增压四冲程柴油机换气过程也存在扫气过程，在进气阶段之初利用进、排气阀重叠角实现燃烧室扫气。同样，扫气压力越大换气越彻底。

扫气压力不足的主要原因：增压器轴承损伤；柴油机长时间低负荷运行，增压器效率低；扫气系统有漏泄等。判断气缸内空气量是否充足，最直观是看示功图。气缸进气量不足测取的示功图和正常示功图比较有如下特点：最高燃烧压力PZ和压缩压力PC都降低；膨胀线与压缩线均降低；示功图面积减小，指示功率降低，排气温度升高。如果不能测取示功图的中高速柴油机，就用爆压表测取压缩压力和爆发压力、检查油门刻度和排烟温度，与正常值比较一下也会非常直观判断是否正常。

（3）扫气温度高导致进气量不足。为了保证进入柴油机气缸的空气量与喷入气缸的燃油有一个合适的比例，现代柴油机都采用增压系统。一般情况下，额定转速情况下增压器压气端出来的空气为80-200℃，这就要求对被增压器压缩的空气进行冷却来增加空气密度，以满足良好的燃烧条件。一般要求冷却后进机前的空气温度在42-45℃。通常情况下，柴油机进气温度升高1℃，排气温度升高3℃。引起扫气温度升高的主要因素：因空冷器脏堵或水泵效率下降而造成冷却能力下降；因水温升高而没有调节调温阀，或自动调温阀故障；扫气箱着火等。

1.2燃油系统故障

燃油系统发生故障而导致后燃严重，造成排温升高的因素有：喷油提前角太小；喷油器油嘴雾化不好或喷射终点有滴漏；使用劣质燃油會导致所有缸排温和排气总管温度上升；各缸油门不均，油门大的因超负荷而导致排温上升；高压油泵出油阀故障；高压油泵柱塞偶件因磨损严重而不能及时打开喷油器等。

高压油泵出油阀一般都带有回油止回阀，止回压力一般在1.0Mpa左右，它的作用是防汽蚀和保证准时供油，这个止回阀密封不严的话会导致油嘴针阀偶件气蚀、柴油机启动困难和后燃现象等。

判断柱塞偶件是否过度磨损的方法有很多，有条件情况下最好到专业厂家检查。个人认为判断偶件密封好坏比较简单方法有：①无论是组合泵还是单体泵，平时用着时候没发现有什么异常，但保养完喷油器将其压力调到正常值时，启动柴油机变得比较困难时，很可能是高压油泵偶件出现问题了；②判断单体泵偶件密封好坏时，启动柴油机让其怠速运转，适当加大单缸供油量，当你能够听到清脆的燃烧敲缸声音证明此高压油泵偶件密封是好的；③用轻油启动柴油机困难，轻重混合或重油直接启动反而容易，一定是高压油泵柱塞偶件出现问题了。

2.柴油机排气高温的危害

2.1高温腐蚀

目前在航运市场上普遍使用的劣质燃油中含有大量钒、钠和硫等元素。在燃烧过程中.硫、钒和钠等元素形成氧化硫、五氧化二钒和氧化钠等（这些氧化物的化学成份取决于过量氧气和燃烧温度）。氧化物之间要发生反应，而且还要与滑油中的钙反应，形成低熔点的盐类，有硫酸钠，硫酸钙和不同成份的钒酸