导读

排气温度是反映柴油机燃油燃烧质量的最重要参数。 

排温异常是船用柴油机常见故障，不仅影响营运，甚至可能造成船舶安全事故，需快速诊断、排除。 

但排温异常的原因多种多样，需要逻辑缜密的诊断流程。

为此，本文分析排温异常的各种原因，按排温故障范围是整机还是个别缸，并区分二、四冲程机型，综合归纳出排温异常故障诊断的四种流程， 希望有助于轮机员诊断排温异常故障。

一、排温异常

影响柴油机燃油燃烧质量的基本要素有：

燃烧室压缩余隙和气密、燃油品质和雾化质量、缸内空气数量和扰动程度、压缩终点温度等[1]。

排气温度异常，归根结柢是燃烧室气密（运行中，不考虑压缩余隙）、燃油（品质和雾化）、空气（量、压力、扰动）等三者匹配不合理导致燃油燃烧不良。 

具体可归结为油的“质”、“量”、“时”和气的“质”、“量”、“时”以及燃烧室气密等七项中一项或多项不满足要求。

本文针对这七项，分别列出其影响的参数、常见现象、可能的原因，见表1[2][3]。

从表1可知，不同故障原因，故障现象可能相同或相似并互相影响，诊断难度高，但仍有规律可循。

★四冲程柴油机和二冲程柴油机， 排温异常的原因不同。

★排温异常的范围是整机还是个别缸， 其原因也不同。

确认排温异常的范围，就可排除某些原因，例如：

燃油自身品质、净化质量、进机温度等外因（含凸轮轴传动缺陷），以及“气”系统（除排气阀定时外）缺陷，排温故障的范围肯定是整机而不是个别缸；

而“油”系统缺陷和燃烧室气密不良，多导致个别缸排温故障。

基于此， 按排温异常的故障范围是整机还是个别缸，并区分二、四冲程机型，给出故障诊断的四种流程。

二、整机排温异常诊断

1、二冲程整机排温异常诊断流程（见图1）

▲图1 二冲程整机排温异常诊断流程

① 检查“外因”，包括燃油品质（含换油时混油）、净化不良、进机温度（黏度）等。

若不正常及时纠正；若正常进行下一步。

② 检查各缸油门开度是否都在正常范围内，消除调油传动机构故障[2]这种不常见成因。

之后测各缸示功图得到最大爆发压力、压缩压力、发火点、喷油定时等参数，了解各缸喷油定时、喷油量、缸内燃烧和扫气过程，以便从喷油定时和压缩压力判断排温异常原因：

★喷油定时，若各缸均不正常，需进一步检查凸轮轴传动。

★压缩压力：

若正常，则排温异常为“气”系统故障所致，需检查“气”系统，包括增压器（转速、声音、叶轮脏污、轴承损坏、气封/油封失效），空冷器（增压空气进/出温度、冷却水进/出温度和流量），口琴阀（粘着、破损），等。

若不正常则需检查，排气阀气密（例如破损、热隙和定时），气缸气密（例如，活塞环卡阻、断裂、变黑，缸套拉痕、异常磨损等），活塞与活塞环配合状态（如粘着、过松等），可能还需进一步检查扫气总管，等。

电子示功器，例如便携式 PMI 系统，不仅测取示功图准确、快速，还能以表格形式显示、对比各缸参数并提示调整建议。

2、四冲程整机排温异常诊断流程（见图2）

▲图2 四冲程整机排温异常诊断流程

与“二冲程整机排温异常原因诊断流程”相似：

① 先检查“外因”，若不正常及时纠正；

若正常进行下一步。

② 油门开度若正常，测各缸示功图，从喷油定时和压缩压力判断排温异常故障原因：

★喷油定时，若各缸均不正常，需进一步检查凸轮轴传动。

★压缩压力：

若正常，则排温异常为“气”系统故障所致，需进一步检查“气”系统，包括增压器（转速、声音、叶轮脏污、轴承损坏、气封/油封失效），空冷器（增压空气进/出温度、冷却水进/出温度和流量等）等。

若不正常，则需进一步检查进排气阀气密、气缸气密、活塞及活塞环配合状态等。

四冲程机，因转速较高，测取示功图较二冲程机困难，且并非所有机型都装有示功器。 

未安装示功器的四冲程机， 可使用爆压表加气密检测器获知气缸重要参数的近似值。

爆压表指示的最大爆压基本能反应喷油定时正确与否 （恰当的喷油定时是最大爆压满足要求的重要保证）；

气密检测器测取气缸特定压力降所需时间可代替压缩压力检查，满足规定则认为气密性良好。

三、个别缸排温异常

1、二冲程个别缸排温异常诊断流程（见图3）

▲图3 二冲程个别缸排温异常诊断流程

个别缸排温异常，必为“内因”所致，不需检查“外因”（含凸轮轴传动故障），故直接读取油门开度，测取故障缸示功图，得到最大爆发压力、压缩压力、发火点、喷油定时等参数， 了解该缸喷油以及缸内燃烧和扫气过程，以便从喷油定时、喷油量、压缩压力等判断排温异常的原因。

① 喷油定时，若不正常，需进一步检查燃油凸轮和顶升机构。

② 压缩压力：

★若偏低，需进一步检查燃烧室气密，包括气缸与活塞环气密、排气阀气密及其定时。

检查排气阀，先提拉气阀传动机构顶部的检测杆验证排气阀动作灵活，确认后再检查排气阀状态例如破损、热隙（机械式测量热隙，液压式检查气垫压力）。

★若正常，需进一步检查“油”系统，包括喷油器（卡死、喷油孔脏堵/结炭、启阀压力不当等），高压油泵（含顶升机构，例如卡死、柱塞套筒偶件拉痕和偏磨、出油阀偶件磨损等）。

例如，某 MAN B&W 6S35MC 型二冲程主机，变距桨，额定功率4440kW，常用负荷 86%，常用转速 170r/min。 

某航次 2# 缸排温高出其他缸约50℃见表 2。

此故障属二冲程个别缸排气高温，适用图 3 所示排温异常诊断流程。

由于故障缸油门开度值正常，故直接用电子示功器测取各缸示功图，得到最大爆发压力、压缩压力、发火点、喷油定时等参数。

① 喷油定时无异常，故不必检查燃油凸轮和顶升机构。

② 压缩压力，2# 缸压缩压力与其他缸基本相等，不必检查燃烧室气密和排气阀气密/定时（该缸上次吊缸后运行不足两个月， 事后扫气口检查也证实活塞与活塞环正常）。 

故需进一步检查“油”系统（高压油泵和喷油器）：

★高压油泵，已确认齿条刻度与其他缸相差不大，供油量正常；

示功图中发火点位置正常，确认“油”定时准确，初步判断为喷油器故障。

★喷油器：停机飘航，2# 缸的两个喷油器全部更换备件后，主机常用负荷时排温正常；

拆下的两个喷油器泵压试验（启阀压力正常范围 330 ~ 380 bar[4]），左侧喷油器启阀压力 380 bar，右侧 260 bar。 

拆解右侧喷油器，见弹簧断裂 （同批次喷油器备件弹簧质量都较差），证实诊断正确。

个别缸排温异常升高， 有可能演变成整机排温升高，严重时扫气箱着火甚至爆炸，需及时消除。

2、四冲程个别缸排温异常诊断流程（见图4）

▲图4 四冲程个别缸排温异常诊断流程

与“3.1 二冲程个别缸排温异常诊断流程”相似，个别缸排温异常，必为“内因”所致，不需检查“外因”（含凸轮轴传动故障），只需直接读取油门开度、测取各缸示功图，得到最大爆发压力、压缩压力、发火点、喷油定时等参数，了解该缸喷油、缸内燃烧、扫气过程等，以便从喷油定时、 喷油量、 压缩压力等判断排温异常的原因。

① 喷油定时，若不正常，需进一步检查燃油凸轮和顶升机构。

② 压缩压力

★若偏低，需进一步检查燃烧室气密，包括：气缸与活塞环气密， 需检查活塞环以及活塞及活塞环配合状态；进排气阀气密及其定时。

★若正常，需进一步检查“油”系统，包括：

喷油器（卡死、喷油孔脏堵/结炭、启阀压力不当等）；高压油泵（含顶升机构）卡死、柱塞套筒偶件磨损（拉痕、偏磨）、出油阀偶件磨损等。

例如某轮瓦锡兰4L20型副机3台，单机功率545kW，额定转速1000 r/min。 

无示功器。 

某段时间，1#副机 2 缸排气温度偏高于其他 3缸， 四个缸的运行数据见表3。

此情况适用于四冲程个别缸排温异常诊断流程。

① 读取油门开度，1# 缸稍低于平均值，2# 缸稍高于平均值。 

据说明书，各缸排温不均匀时，可适当调整喷油泵齿条格数， 但各齿条之间的偏差不应超过1mm[5]。 

油泵齿条，1 缸略调高，2 缸略调低，排温异常并未消除，说明仍存在其他问题。

② 测取爆压，各缸爆压值相近，喷油定时应正常。

③ 压缩压力， 因该副机没有电子示功器，1# 副机停机，直接检查各缸气密：

★进排气阀，无漏气声音，四个缸气阀的热隙均满足说明书要求（进气阀 0.4mm，排气阀 0.8mm），确认进排气阀气密正常；

★缸内空气压力，从6bar降至0.5bar，气密检测器检测显示四个缸所用时间都符合要求（大于10秒），确认气缸气密良好。

④ “油”系统检查———拆检喷油器，泵压试验，2# 缸启阀压力400bar，未达到说明书规定的440~460bar，调节弹簧预紧力使启阀压力升高至450bar， 装复后启机试验，排温恢复均匀，故障排除。

参考文献

1.李斌. 船舶柴油机[M]. 大连海事大学出版社. 大连：2008 年.

2.修安，思成. 船舶二冲程柴油主机排气温度过高原因分析 [J]. 航海技术，2009 年，61-65 页.

3.尹自斌. 某轮 2 号副机排烟温度超高故障分析及综合治理 [J]. 航海技术，2001 年，61-65 页.

4.Instruction book for 6S35MC Engine，MAN B&W，2006.

5.Maintenance Manual for Auxiliary Generating Set, 520W 4L20,wartsila.

原创作者系：

大连海事大学

梁大龙、赵俊豪、黄连忠

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