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新闻主题	柴油发电机气缸压力的使用工具与测试条件

 

导语： 柴油发电机使用过程中出现柴油机耗油量大，动力不足，温度偏高现象，分析其原因大部分可能是汽缸密封性不良。气缸密封性的诊断参数主要有气缸压缩压力、曲轴箱漏气量、气缸漏气量、气缸漏气率及进气管真空度等。其中，气缸压力的高低是气缸密封性、气门密封性和缸垫密封性的综合反映，表达了柴油发电机机械部分的整体技术状况，因此检测气缸压力是柴油发电机机械故障珍断的有效手段之一。

 

一、气压参数标准与检测条件

 

      经康明斯公司售后部门统计数据表明，造成汽缸密封性变差的可能原因是气缸的密封性与气缸、气缸盖、气缸垫、活塞、活塞环和进、排气门等包围工作零件技术状况有关，它们技术状况的好坏，不但严重影响柴油机的动力性、燃料经济性和排放净化性，还影响柴油机的使用寿命。在柴油机使用过程中，由于上述零件磨损、烧蚀、结胶、积炭、断裂、开裂等原因，引起气缸密封性下降。气缸密封性是表征气缸组技术状况的重要参数。

表1    造成气缸压缩压力异常的几种常见原因

 

      大部分电喷发动机的气缸压力在1200～1400kPa，少数高压缩比的发动机气缸压力在1700kPa以上。发动机原设计气缸压力的大小主要取决于燃烧室的容积和发动机的压缩比，以及是否有增压机构；实际使用中影响发动机各缸压力的主要因素有燃烧室积碳的多少，及燃烧室的密封状况和排气是否通畅等。

 

图1  汽缸体积与压力表压力指数的关系示意图

图2  各气缸压力缸间差异曲线图（4缸机）

 

二、气缸压力测量工具

1、起动电流式气缸压力检测仪

      用起动电流间接测缸压原理：起动转矩M与起动电流成正比，电流与缸内压力成正比。起动转矩克服机械摩擦阻力、惯性力、压缩压力。M与I和压缩压力成正比。

      以元征EA—2000型柴油机综合性能检测仪为例，如图3所示。该仪器可以把起动电流的波形图以更直观的显示各缸的汽缸压力。检测时，起动柴油机，仪器自动全部断油，屏幕上显示出柴油机转速、起动电流，同时绘出起动电流曲线和相对汽缸压力的曲线图（见图4）。

 

图3  元征EA2000型柴油机综合性能检测仪

图4  柴油机气缸压力波形曲线图

 

2、压力传感器式气缸压力检测仪

      气缸压力表是一种气体专用压力表，一般由压力表头、导管、单向阀和接头等组成。

      压力表头多为鲍登管（Bourdon-tube）式，其驱动元件是一根扁平的弯曲成圆圈状的管子，一端为固定端，另一端为活动端。活动端通过杠杆、齿轮机构与指针相连。当一定压力的气体进入弯管时，弯管伸直。于是，通过杠杆、齿轮机构带动指针运动，在表盘上指示出压力的大小。

      以国产QLY-1型汽缸漏气量检测仪为例，如图5所示。该仪器由调压阀、进气压力表、测量表、校正孔板、橡胶软管、快速接头和充气嘴等组成，此外还须配备外部气源、指示活塞位置的指针和活塞定位盘。外部气源的压力相当于汽缸压缩压力，一般为600～900kPa。压缩空气按箭头方向进入汽缸漏气量检测仪，其压力由进气压力表显示。随后，它经由调压阀、校正孔板、橡胶软管、快速接头和充气嘴进入汽缸，汽缸内的压力变化情况由测量表显示。原理如图6所示。

 

图5  柴油机汽缸漏气量检测仪

图6  柴油机汽缸漏气量测量原理图

 

3、电感放电式气缸压力检测仪

      这种检测仪是通过检测点火系二次电压来确定汽缸压力的仪器，只适用汽油机。点火线圈次极电感放电电压和汽缸压缩压力之间具有近乎直线的对应关系，因此，取得各缸信号经处理电路进行变换处理后，即可显示出汽缸压缩压力。

三、气缸压力测量方法

       气缸压力表是测量柴油发电机气缸压缩力的工具。测量时要先予热柴油发电机使水温达到70—80℃熄火，然后测量。测量柴油机时因其压缩力大，必须将压力表头严密地紧固在安装喷油器的位置上才能测量。最好测量2~3次，取其平均值，与所测机型的气缸压力规范相比较，一般柴油机不得低于标准值的15%。各缸之间的压力差不得超过8%。测量柴油发电机气缸压力，需使用专用的柴油发电机气缸压力表。气缸压力表量程一般为0-6MPa。 

1、测量步骤

（1）首先使柴油发电机运转至冷却液温度达到80～90℃，有些柴油发电机厂家要求在室温条件下测量，然后用气压表具进行测试（如图7所示）。

（2）熄火停机，并切断柴油供给。松开高压油管和喷油泵的连接螺母，确保不向气缸喷油。

（3）多数柴油发电机需要拆下所有喷油器，如图8（1）所示，然后把气压表的接头安装到1号气缸的喷油器孔中。

（4）用起动机拖动柴油机，确认其转速达到正常起动转速，大约5s后读取气缸压力表的读数，如图8（2）图所示。

（5）取下压力表，记下读数。按下单向阀使压力表指针回零。按此法依次测量各缸，每缸测量次数不少于2次，每缸测量结果取算术平均值，与标准值相比较，分析结果，判断汽缸工作状况。

（6）将测得压力与标准值对比，气缸压力低于极限值，应对柴油发电机解体以查明原因并进行检修。康明斯系列柴油发电机标准气缸压力值为2·6～2·8MPa，各缸压力差不大于200kPa(2kgf/cm²）。

2、 检测缸压注意事项

（1）不能在冷机时测缸压。由于温度和大气压等因素的影响，只有在柴油机达到正常的工作温度时测得的缸压才具有实质性的参考价值。

（2）对于电喷机型在测试中必须拆下然油泵保险或其他继电器、保险再测量，否则往往会导致“淹缸”以及缸压偏低的情况。

（3）测试过程中，必须将节气门、阻风门全部打开。否则会由于燃烧室内进气量不足，从而导致缸压偏低。

（4）由于缸压测量具有一定的偶然性，只测一次往往不准确，只有经过2~3次测试然后取其平均值，测试结果才有效。

（5）测试中起动机运转时间不能过长或过短。时间过长会过多消耗电能和损害起动机，过短则会达不到测试标准。

 

图7  柴油机气缸压力测量表具组成图

图8   气缸压力测试步骤图

 

四、结果分析

      若测得的结果超出原厂标准，说明燃烧室内积炭过多，汽缸垫过薄或缸体和缸盖结合平面经多次维修磨削过多造成。测得的结果如低于原厂标准，说明汽缸密封性变差，可向该缸火花塞孔内注入20-30ml机油，然后用汽缸压力表重测汽缸压力。

1、气缸压力重测步骤

（1）第二次测得的压力值比第一次高，接近标准压力，表明是汽缸活塞环、活塞磨损过大或活塞环对口、卡死、断裂及缸壁拉伤等原因造成汽缸密封不严。

（2）第二次测得的压力值与第一次略同，即仍比标准压力低，说明进、排气门或汽缸衬垫密封不良。

（3）两次结果均表明某相邻汽缸压力都相当低，说明是两相邻处的汽缸衬垫烧损窜气。

2、故障确诊步骤

      以上重测步骤仅为对气缸组不密封部位的故障分析和判断，并不能十分有把握地确诊，为了准确地找出故障部位，可在测量完气缸压力后，针对压力低的气缸，采用以下方法进行确诊：

（1）如果在进气管口处听到漏气声，说明进气门关闭不严密。

（2）如果在排气消声器口处听到漏气声，说明排气门关闭不严密。

（3）如果在散热器加水口处看到有大量气泡冒出，说明气缸衬垫不密封造成气缸与水套联通，如图9所示。

（4）如果在加机油口处听到漏气声，说明气缸活塞摩擦副磨损严重。

      测量结果，还与曲轴转速有关。如柴油机汽缸压力与曲轴转速的关系曲线（如图10所示），只有当曲轴转速达到1500r/min以后，汽缸压力曲线才变得比较平缓。但在低速范围内，即在检测条件中由起动机带动曲轴达到的转速范围内，即使较小的△n，也能引起汽缸压力的较大变化值△p。

 

图9  气缸头和气缸体接合面示意图

图10  柴油机气缸压力和曲轴转速关系曲线图

 

总结：

      气缸压力的大小与发动机气缸密封状况有关。随着发动机使用时间的推移，气缸压力呈逐渐减小的变化趋势，当压力降低到一定程度时，就说明发动机已严重磨损，不能继续使用。通过发动机气缸压力的检测，可以分析诊断发动机气缸的密封性和进、排气系统是否通畅，并辅以其他检测和分析查找出故障点，以确定发动机需要哪方面的修理。

 

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