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新闻主题	针对柴油发电机燃油系统进水问题的分析与改进

 

摘要：某型柴油发电机使用过程中出现燃烧室、燃油系统进水问题，使柴油发电机的可靠性无法达到设计要求。柴油进水了是不能继续使用的，如果继续使用，就会导致油水混合在一起。水是无法被压缩的，进入到气缸之后，发动机依然还处于高速运转期间，做功的过程中不能对水压缩，从而使得活塞卡死，气缸磨损情况会变得加剧。如果柴油中有水，除了会导致柴油发动机运转迟缓和不稳定，甚至还会造成曲轴弯曲等，对发动机运行带来非常严重的影响。我们对柴油发电机相关部位进水的原因进行分析，最终查明冷却液泄漏位置，并釆用适宜的改进措施，使问题得到有效解决。

 

一、导致问题的可能因素分析

 

检查喷油器雾化情况发现柴油发电机A、B列各4缸燃烧室内有水，燃油系统回油管及滤清器中有大量的水。

1、燃油箱进水常见主因

（1）由于燃油箱没有清洗干净，只要清洗干净了就基本不会出现进水现象。

（2）油品有问题，通常直接在加油站购买的柴油出现问题可能性不大，绝大部分是因为用户从私人或无资质的企业购买的便宜油。

（3）燃油箱只有两个口，一个柴油机和燃油箱连接的是高压油泵，根本不可能是发动机出问题这边的水回流。另一个入口就是燃油箱加油口，如果燃油箱处于室外，是很有可能雨水渗入燃油箱内部。

 

图1 柴油发电机储油箱立体图

图2 柴油发电机储油箱左右视图

 

2、燃油回油管进水原因分析

根据试验中出现的现象，以及气缸盖图纸分析.导致燃油回油管进水的可能原因有两种，见图3。气缸盖燃油回油经喷油器护套上的回油孔进入气缸盖回油管道，最后经过与回油管相连的燃油管，回到主燃油回油管。而气缸盖内水腔遍布，可能是气缸盖燃油回油管道与某一水腔相通(见图4圈出部分)，水进入气缸盖燃油回油管道，经过与回油管相连的燃油管，进入燃油主回油管中；喷油器护套密封不严，水沿着喷油器护套与缸盖结合面上翻，进入气缸盖回油管道，导致燃油回油管内有水出现，见图4中箭头。

 

图3 柴油发电机气缸盖燃油回油管路

图4 柴油发电机气缸盖喷油器护套

 

3、燃烧室内进水原因分析

燃烧室内进水如果是在试验过程中泄漏，在试验过程中就可能会有排气冒白烟、冷却水液位下降过快等现象，由于类似问题在前期试验过程中并没有出现，故判断燃烧室内进水是由于气缸盖回油管道内有水，在机组推进特性结束拆喷油器时，燃油回油管道内的水倒流，沿着喷油器护套内壁流进燃烧室导致。

4、燃油滤器中进水原因分析

检查柴油发电机外部设备，燃油冷却器未发现冷却液泄漏现象，故排除柴油发电机燃油系统进水是由于外部设备存在管路渗漏导致。正常情况下，柴油发电机燃油回油经管道直接回到油柜。

当柴油发电机运行时，油柜中的油沿着管道经阀门进入柴油发电机，回油沿着管道经阀门回到油柜，如果燃油回油管中有水，燃油滤清器中不会有水岀现。但是当柴油发电机进行燃油消耗量测试时，燃油进油沿着管道，经阀门进入油耗仪，油耗仪中的油经阀门进入柴油发电机，燃油回油沿管道经阀门重新进入柴油发电机。当燃油回油中有水岀现时，就会由于回油不回油柜直接进入柴油发电机而导致燃油滤清器中有水出现。

经过分析，初步判断柴油发电机燃烧室、燃油系统回油管及滤清器进水可能是柴油发电机气缸盖中的冷却水腔发生泄漏，冷却水一部分进入气缸盖回油管，一部分沿喷油器护套流下，导致燃烧室、燃油回油管以及燃油滤清器中有水出现。

 

二、原因确认和改进设计

 

考虑柴油发电机正在进行台架试验，对缸盖单独进行水压试验工作量较大，因此决定对柴油发电机进行整机水压试验。拆掉柴油发电机气缸盖罩、高压油管，拔岀喷油器，拆掉缸盖燃油回油管，之后通过外接水泵对柴油发电机进行整机水压试验。

试验一段时间后，发现柴油发电机A4、A5、A6、B3、B6缸的燃油回油孔有乳白色液体流出，确定是含有缓蚀剂成分冷却液的燃油，初步证明燃烧室和燃油回油中有水，是气缸盖冷却液泄漏导致。

为进一步确定气缸盖冷却水腔漏点，将冷却液泄漏的五个气缸盖进行水压试验，发现其中三个气缸盖冷却液泄漏，且都是喷油器护套处渗水。拆检发现，喷油器护套上有加工缺陷，导致喷油器护套密封不严，水沿着喷油器护套上翻，通过气缸盖回油管道进入回油管，从而导致燃油回油管中有水出现。

为从根本上解决柴油发电机气缸盖从喷油器护套处冷却液泄漏的问题，技术人员从该位置的密封机理展开分析研究。原柴油发电机的气缸盖喷油器护套密封是采用锥面密封，护套底部涂胶与气缸盖锥面形成较窄的线接触密封，使用压紧螺母拧紧（见图5）。该结构护套在使用中存在以下密封隐患：压紧螺母、气缸盖与护套分别加工，安装后护套与气缸盖孔的同轴度较难保证，容易出现压偏现象，同时压紧螺母施加压力后容易出现护套变形现象，影响护套的密封性；护套底部与气缸盖接触密封带宽度较小，密封性受零件加工质量、柴油发电机振动等因素影响较大，且接触面的贴合角度在机械加工过程中较难保证，易造成实际贴合面积不够，影响密封；当柴油发电机使用一段时间后，喷油器易与护套产生粘连，保养拆卸喷油器时易造成护套底部与气缸盖锥面接触松动，同时再次安装护套时，气缸盖密封面上残留的密封胶、杂物难以彻底清理，影响后续再次安装密封的可靠性。

为提高该位置密封的可靠性，技术人员决定采用双向密封结构设计，将柴油发电机的气缸盖喷油器护套锥面密封结构改进为平面和螺纹双向密封，加大密封面积，紧固螺纹由上方更改至下方，护套通过下部螺纹整体拧入气缸盖中（见图6）。

改进后的柴油发电机的气缸盖喷油器护套结构具有明显的易于加工性和密封可靠性，主要体现在以下几方面：改进后喷油器护套与气缸盖接触的密封面为平面和螺纹面，易于加工、检验，较锥面更容易保证零部件的加工质量；喷油器护套上部橡胶密封圈由一件增加为两件，提高了密封的可靠性；改进后喷油器护套靠底部螺纹涂胶拧紧在气缸盖上，使用过程中的密封不易受到柴油发电机振动等因素影响，保养时拆下喷油器，不易破坏喷油器护套底部密封，再次安装喷油器护套时，气缸盖底孔残留的密封胶、杂物使用刮刀、丝锥可彻底清理，易于保证安装后的密封可靠性。

 

图5 柴油发电机气缸盖喷油器护套结构图

图6 改进后柴油发电机气缸盖喷油器护套结构图

 

 

三、试验验证

 

燃油系统进水是柴油机的常见故障。还有，滤清器变脏并阻塞燃油流动。如果您怀疑柴油中进水了，那么在操作之前请将水排出。柴油比水轻，所以水会沉到底部。在底部有一个排水口，用于将水排出系统。在一些柴油机系统中，燃油箱的底部或主滤清器罐和副滤清器罐的底部有几个称为阀头的阀门，这些阀门的作用是从系统中排水。应定期用它们进行排水。

将采用新结构喷油器护套的气缸盖更换到柴油机上，再次开机进行8 h验证试验，停机后再次检查柴油发电机燃油回油管和燃油滤清器，未再发现有水岀现。对其它柴油发电机的气缸盖按改进后的状态进行替换，经试验后也未再发现冷却液泄漏问题的发生，可确认此次柴油发电机燃烧室、燃油系统回油管及滤清器进水问题得到有效解决。

注意事项：

1、尽快把电瓶负极线拆下来，以免柴油发电机的控制系统因进水而发生短路；

2、使用下列常规步骤更换燃油滤清器：

找到主滤清器和副滤清器；将扳手调到正确的尺寸，小心地拆下滤清器，小心不要溅出滤清器罐中的燃油。

3、柴油的密度比水小，因此水一般都是沉淀在底部的位置。如果柴油进水不是很多，其具体的处理方法就是，先把柴油静置一段时间，让水慢慢沉淀下去，等到水和柴油成功分层以后，此时再去使用管子，把上面的柴油吸出去即可。

4、如果进水的量比较大，应将原有的变质柴油换了，因为柴油里有水会造成发动机冒白烟或者锈蚀以及工作无力。

 

四、结论

 

通过原理分析，此次柴油发电机燃油系统回油管及滤清器中出现进水问题的原因是由于原使用气缸盖的喷油器护套密封不严，导致冷却水沿着喷油器护套上翻，进入气缸盖燃油回油管道，经气缸盖燃油回油管进入主回油管，造成燃油主回油管内有水出现，继而进入燃油滤清器。同时拆检喷油器时，气缸盖回油管道内的混和着冷却水的燃油，沿着燃油回油管道回流，经喷油器护套内壁流入柴油发电机燃烧室，进入柴油发电机燃烧室。

根据拆检发现的问题，设计人员对柴油发电机气缸盖存在的密封隐患进行结构改进设计，考虑到密封设计原理和零部件的易加工性、易维修性，替换原喷油器护套的设计结构并在气紅盖有限的空间内调整到最佳状态，通过整机性能试验验证，最终圆满解决燃烧室、燃油系统进水问题。

 

 

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