柴油发动机排气温度过高过低故障原因分析及解决办法

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柴油机排气温度过高或过低的原因及分析与排除

柴油机运转时，排气温度过高。柴油机工作时，燃料燃烧产生的热量只有三分之一左右可以转化为有用功，大部分热量不能充分利用。这些热量的一部分会传递到柴油机部件，导致部件温度升高。 ，而另一部分热量则随排气管排出机外。如果排气温度太高，燃料产生的热量就不能充分利用，浪费资源。因此，有必要分析柴油机排气温度过高或过低的原因，找出最终的解决办法。从冷却水温、进气量及增压器、进排气门及气门间隙、喷油提前角等方面分析了影响主柴油机排气温度高的几个原因，并给出了相应的解决方案。

柴油机排气温度过高或过低的原因分析

排气温度是了解燃烧情况的重要指标。排气温度过高直接导致柴油机热负荷增加。它不仅增加了材料的热应力，降低了材料的机械性能，而且高温破坏了柴油机的润滑条件，导致柴油机磨损加剧。甚至可能造成燃烧室周围部件（如排气门）的损坏，最终影响柴油机的平稳运行，缩短维护周期和工作寿命。排气温度主要受进气质量、燃油质量、雾化质量、柴油机工况等影响。正常情况下，每台柴油机在相同负荷下排气温度应相差不大，且有一个限度值（一般柴油机排气温度报警值在500℃左右）。

柴油机的排气温度是其运行的一个重要参数。造成各缸排气温度普遍偏高或单缸排气温度偏高的原因有很多。主要原因如下：

1、排气温度升高的原因

(1)排气门泄漏：排气门泄漏会导致压缩压力降低，因供气量减少而导致点火延迟时间长，造成后燃，燃烧过程中漏气，使燃烧不完全的气体进入排气管;

(2)喷油正时：喷油提前角过小，喷油过晚。喷入气缸的燃油来不及完全燃烧，造成后燃；

(3)排气正时：排气门提前打开，缸内尚未完全燃烧的气体进入排气管产生后燃烧；

(4)喷油器雾化：喷油器雾化不好，使燃油在气缸内不能充分燃烧，造成排气管内的后燃；

(5)喷油器的安装：喷油器安装过程中，垫片处理不当，垫片太厚，甚至不取出原来的垫片而加装新的垫片，导致其损坏。太稠，导致喷油器将燃油喷射到错误的位置；

(6)压缩压力：(i)由于气缸盖与缸套之间的垫片过厚，导致气缸间隙体积增大，压缩压力降低，造成点火延迟和后燃； (ii)压缩环磨损导致压缩压力降低，气缸内缺乏新鲜空气，延迟点火，造成气体后燃烧。

(7)增压器：增压器的轴承损坏，导致转速下降，超供或扫气压力也下降；增压器空气滤清器脏堵，压气机叶轮、喷嘴环、废气叶轮及压缩发动机叶轮积炭或堵塞，都会造成增压器内气压不足，妨碍燃油充分燃烧；

(8)喷油门故障可能导致二次喷射产生后燃，使排气温度升高，也可能表现为单缸功率下降，导致其他气缸负荷增加；

(9)空气冷却器：(i)空气冷却器的冷却水管侧面被水垢堵塞，降低了热交换效果，使增压空气入口温度升高，使柴油机循环温度升高，最终导致排气温度升高。 ; (ii)空气冷却器气体侧被堵塞，导致增压空气压力低，进入气缸的空气不足，使燃油不能充分燃烧，产生后燃烧，使排气温度升高。经验表明，增压器和空气冷却器是影响柴油机排气温度升高的两个最重要因素。尤其是增强型高增压四冲程中速柴油机，对超喂压力和扫气压力要求较高。如果空气冷却器出现堵塞，可能会导致柴油机排气温度升高，或柴油机在空载时无法使用，导致机器停机。

气缸排气温度过高：当各气缸排气温度升高时

(1)机器超载。

(2)喷射正时太晚，喷射不良，导致雾化不良。

(3)由于燃油泵齿杆卡在最大喷射位置，喷油量过多。

(4)气缸喷油量过多。

(5)增压器排气侧和空气侧污染效率差，导致扫气供给不足。

(6)排气背压过高。

(7)冷却水冷却效果不良，造成空气冷却器被污染或部分堵塞，导致扫气温度升高。

(8)排气阀泄漏或压缩压力不足。

(9)燃油质量差、油品纯度不够或加热不足造成燃烧延迟、后燃时间长。

(10)船体表面污垢造成机器阻力过大、负载过高。

(11)喷射系统故障、燃油阀泄漏或工作不良、喷油泵磨损或吸/出口阀损坏等。

柴油机进气质量

气缸进气质量差，进入气缸的空气量不足。当燃料燃烧时，没有足够的氧气与其结合。燃油不能完全燃烧，会导致排气温度过高。进气质量恶化有两个主要指标。一是进气压力低。主要原因如下：

①增压器堵塞（包括过滤器堵塞、压气机端或涡轮端积垢）、

②柴油机所在地大气负压，

③机械原因（活塞环泄漏、进排气门泄漏或间隙不当、增压器故障）。

对于增压柴油机：空气在进入柴油机之前必须在压缩机中被压缩。随着气压的增加，它的温度也会增加。一般增压压缩机的出口温度高达180℃，而进入空冷时冷却后的温度只有55℃左右，这就要求空冷器有较高的冷却效率和阻力系数。随着运行时间的增加，空冷器容易出现污染问题，即空气侧积尘、水冷侧积垢。 ，所有这些都会导致进气温度升高，从而导致排气温度升高。如果由于进气质量导致排气温度过高，可通过检查机旁通风情况、进气温度、进气压力、涡轮前后压差来判断。

柴油机雾化质量

雾化质量不好会造成燃油颗粒不够细，导致燃油与空气混合不均匀，导致喷入气缸的燃油燃烧不完全或点火延迟导致排气温度升高，这主要是受喷油系统影响（燃油质量也会影响雾化）、高压油泵架脏、油尺卡在最大位置或超过最大位置，导致气缸处于多缸状态。供油位置。喷油器使用一段时间后，喷射压力下降，喷油器针阀密封圈密封不良，针阀与喷嘴体配合间隙过大，喷油孔堵塞，针阀坐不稳、卡在开启位置等使雾化质量变差。检查雾化质量，首先可以通过观察排气烟色来判断。正常情况下，排气烟色应为浅灰色或接近无色透明。当雾化质量较差时，排气管内容易发生二次燃烧，造成尾气排放。如果温度过高，排气管就会冒黑烟。其次，可以通过拆检喷油设备来判断。

柴油机工作条件

如果柴油机超载，会造成扭矩过大，导致排气温度过高。此外，如果柴油机的运动部件存在阻力（如气缸拉力），也会导致排气温度过高。

柴油质量

燃料的质量是由其特性指标决定的。当燃油的特性（如入口粘度、温度）不能满足柴油机的要求时，燃烧就会恶化，导致柴油机排气温度过高，柴油机燃油的入口粘度会平均。要求是10-15cST（运动粘度）。

柴油机排气温度过高或过低的故障排除

通过以上对排气温度过高原因的分析，我首先想到的是检查排气的烟色，发现黑烟并不严重。随后检查涡轮压差、空冷器温度（冷却水温度和空气温度）、燃油温度等参数。除增压压力稍低外，其余均在正常范围内。对导致排气温度过高的原因进行了调查。一一进行调查。

测量爆炸压力

柴油机的最大爆炸压力和排气温度是了解燃烧情况的重要指标。两者是相互关联的。爆炸压力可作为确认排气温度过高故障原因的参考。测量爆炸压力的步骤如下

①如图2所示安装防爆压力表A前，用电源指示阀专用扳手打开电源指示阀B，然后轻松打开1-2次，然后关闭电源指示阀（目的是吹走内部污垢，避免造成爆炸压力表损坏）

②将防爆压力表安装到动力指示阀接头C处，拧紧锁紧螺母D，将防爆压力表固定在动力指示阀上。

③关闭爆炸压力表上的排气阀E，打开电源指示阀，记录爆炸压力表上的压力读数如表2。爆炸压力略高于正常压力。

表2 爆炸压力表压力读数

气缸数

1#

2#

3#

4#

5#

爆炸压力（巴）

8.6

8.4

8.4

8.4

8.3

图2 测量爆炸压力示意图

柴油机运动部件的检查

转车后，发现各运动部件均无卡阻等异常情况，电机也没有超载。检查气门间隙发现，气门上下启闭灵活，无卡阻现象，顶出摇臂传动机构也正常，基本正常。可以消除运动部件和运行条件对排气温度的影响。

柴油机增压器的清洗

通过检查进气压力，发现略低于柴油机说明书规定对应的值。清洗增压器涡轮滤清器排除机舱内大气压负压的原因后，发现进口压力并没有改善。为了保险起见，为了安全起见，最好对增压器压缩机进行清洗。清洗增压器的步骤如下：

① 清洗前，确保柴油机负荷在75%以上。

②将专用清洗液倒入注射器A中（如图3）。

③ 将注射器接口连接到连接增压器入口的另一端的喷射管上。

④ 操作注射器，喷射清洗液。

⑤注入清洗液3-5分钟后，按上述步骤注入等量的清水。清洗后必须在此负载条件下运行1小时以上。

图3 增压器压缩机清洗示意图

通过清洗增压器，气缸排气温度有所下降，增压压力略有上升，说明压缩机效率有所回升，进气量有所增加，柴油机燃烧有所改善，但造成了柴油机排气温度升高增加。根本原因没有找到。

燃油喷射系统介绍及故障排除

由于燃油的燃烧与喷油系统密切相关，下面将首先介绍喷油系统、喷油设备和喷油规律，帮助我们分析排气温度过高故障的原因。

柴油机采用传统的柱塞泵喷射系统。高压油泵由密封柱塞筒和调压阀组成，采用柱塞润滑。喷油器的进油管通过锻钢体与高压油泵相连，即所谓的泵-管-喷油嘴系统。系统框图如下（图4）

柴油机喷射系统示意图

1-凸轮； 2-滚轮； 3-柱塞； 4-输油阀； 5-出油阀弹簧； 6-高压油管； 7-喷油器弹簧； 8-喷油器； 9-针阀； 10-注射孔

柴油机工作时，喷油泵凸轮1通过滚子2带动柱塞3作上下往复运动。凸轮1固定在凸轮轴上，通过曲轴驱动凸轮轴传动机构。凸轮定时推动滚轮，从而保证注射定时要求。当柱塞3向上运动并关闭其上端面的孔A时，泵室内的燃料被压缩。当油压升高克服弹簧5的弹力和高压油管内的残余压力时，出油阀4打开，泵入和泵出压力油。阀室B，这是供油的起点。高压燃油沿高压油管6输送至喷油器8端部的空间C。当油压大于喷油器弹簧7的预紧力时，针阀向上跳动，高压燃油经喷油孔10喷入气缸，当柱塞3下部滑槽边缘打开油孔A时，泵腔内的高压燃油返回进油口溜槽内有一定空间，出油阀依次落座。这是石油供应的结束。此后，当空间C内的油压低于弹簧7的预紧力时，针阀落座，喷油结束。当柱塞向下运动时，泵腔内充满油。在该系统中，每个柱塞元件对应于一个气缸。小型多缸柴油机采用的柱塞和气缸数量相等，组合成组合式喷油泵；对于小型单缸发动机和大型多缸发动机，往往采用每个柱塞元件独立组成一个喷油器，称为单体喷油器。

燃油喷射设备

（一）柴油机喷油器结构及原理介绍

其主要部件包括针阀联轴器（针阀和针阀体）、调压装置和喷油器体。

图5 喷油器结构示意图

图6 针阀零件

针阀联轴器（图 6）是喷油器中的精密联轴器。它含有高压油室、承压锥体、密封锥体、喷嘴孔等。它由针阀和针阀体组成。一般采用耐磨性好、韧性好、疲劳强度高、高温下有足够硬度的材料制成（本柴油发电机喷油器针阀总成采用优质轴承钢制成）及其相互配合的滑动圆柱间隙仅0.02-0.04mm，不同针阀零件不可互换。如果配合间隙过大，会导致喷射压力下降，喷雾质量变差。如果间隙太小，针阀很容易被卡住。针阀中部的环形锥面（承压锥面）位于环形油室内。其作用是承受油压产生的轴向推力，使针阀上升。针阀下端锥面（密封锥面）与针阀体配合，对喷油器内腔进行密封。密封圈的密封锥面不宜太宽或太窄，一般为0.3mm-0.5mm。最佳的。针阀的上部有一个肩部。针阀关闭时，台肩到喷油器体下端面的距离就是针阀的最大升程。升程增加会增大针阀落座时的冲击力，一般为0.4mm-0.5mm，在针阀体与喷油器体的连接处有定位销，防止针阀体转动和防止进油孔错位。

压力调节装置决定针阀的开启压力（注射压力）。它由调压弹簧、调节螺栓、推杆等组成。通过调压螺栓可以改变注射压力。

喷油器本体由进油管（带有间隙过滤器）、回油管接头、定位销等组成。喷油器工作时，来自高压油泵的高压燃油进入油中。喷油器体上的进油通道经油管接头进入针阀体中部的环形油室，作用于针阀的承压锥体上。阀门形成向上的轴向推力。一旦这个推力超过喷油器调压弹簧的预紧力，针阀立即向上移动，打开喷孔，高压燃油从喷孔喷入气缸内雾化。当喷油泵停止供油时，高压油道内的压力迅速下降。当承压锥体上的推力不足以克服调压弹簧的预紧力时，针阀在调压弹簧的作用下及时复位，关闭喷嘴孔。停止燃油喷射。

柴油机高压油泵的结构及原理介绍

柱塞联轴器由柱塞和套筒组成。它是一对精密联轴器，经配对和磨削后不能互换。要求精度高、光滑、耐磨。柱塞头的圆柱面上有一个斜面。套筒上部有一个回油孔，因为该轮采用终点调节式，柱塞头上部是平的，下部是滑槽。当转动柱塞调节油量时，供油终点不变，起点改变。 。

油量调节机构包括调节齿条和调节齿圈。调节齿条上有刻度，指示喷油泵的供油量。各缸喷油泵的调节齿条与节流杆相连，通过调速器拉动节流杆驱动油液。齿条的运动引起齿圈旋转，从而拉动柱塞旋转，使柱塞上的螺旋槽与柱塞套内的油孔之间的相对位置发生变化，改变柱塞的有效行程来调节石油供应。

出油阀组件包括出油阀、阀座和出油阀弹簧。出油阀和出油阀座也是一对精密零件。当喷油泵停止供油时，当泵腔内的油压小于出油阀弹簧力与高压残余油压之和时，出油阀紧压阀座。油管，防止燃油回流并保持高压油管内一定的残余压力。油压。当柱塞上移压油，泵腔内油压大于出油阀弹簧压力与高压油管残余油压之和时，出油阀离开阀座并打开高压油路。当柱塞开始回油时，泵腔内压力迅速下降，出油阀向下移动，堵塞高压油路。这样，输油阀的卸载量使高压油管内的油压迅速下降，有利于消除高压油管内多余的残余压力。造成高重复注射现象。

图7 高压油泵结构图

a-泵体 b-柱塞 c-柱塞偶件 d-抽头组件 e-防松销 f-弹簧盘 g-弹簧座 h-弹簧 l-调节齿条 j-弹簧座 k-调节齿圈 m-安装螺栓 n -输油阀总成

柴油机高压油泵工作原理

柱塞在凸轮的作用下在套筒内上下移动。当柱塞处于凸轮基圆最低位置时，套筒上部的进油孔打开，燃油进入泵腔（如图8a）。当柱塞上移关闭回油孔时，泵腔内的燃油受到压缩，油压迅速上升，推开出油阀，高压燃油经高压油管进入高压油管。出油阀（如图8b所示）。柱塞继续向上移动。当柱塞头上的滑槽打开回油孔时，柱塞上方的燃油通过柱塞头上的直槽、环形槽和回油孔流回进油空间。出油阀关闭，供油结束（如图8）。

图8 柱塞泵工作原理

燃油雾化

在柴油发动机中，燃油在高压下喷入气缸并分散成细小液滴的过程称为燃油喷雾或雾化。其目的是大大增加燃油蒸发的表面积，从而加速燃油的吸热和汽化过程，从而加速燃油与空气的混合。例如，柴油机满负荷时的循环供油量为：若形成一滴油，则油滴直径为3.14mm，表面积为。如果将这么多的燃料雾化成直径为24μm的油滴，那么油滴的数量将达到3.1×107个，表面积将达到，大约增加了314倍。这意味着燃料与空气的接触面积大大增加，非常有利于混合气的形成和燃烧。

柴油机喷油器阀开启压力的检查

开阀压力是喷油器开始喷射时的最低压力。对雾化质量影响很大。喷油器长期使用后，开阀压力可能因调节螺钉松动、弹簧折断或卡住、顶出杆和针阀磨损等原因造成。或卡住或其他原因，我们发电柴油机喷油器的正常开阀压力在27.4-29.4Mpa之间。检查步骤如下：

图10 注射测试步骤

①清除喷嘴头上积碳后，将喷油器安装在喷油试验装置上（图10）。

② 用测试用高压软管连接喷油器和测试泵。

③快速操作试泵操纵杆数次，排除空气，直至压力指针摆动，开始喷油。

④ 缓慢操作试泵杆（大约每秒一次）并检查压力读数。

柴油机密封性检查

喷油器的密封性检查包括针阀与针阀体气缸的密封性检查和针阀与阀座的密封性检查。这项检查也在喷油器测试装置上进行。按照检查开阀压力的方法将喷油器放置在喷油器测试装置上。试验时控制喷油压力略低于或略高于开阀压力。 、停止油泵后观察油压下降速度。我们发电柴油机的喷油器要求5秒内从泵压到开阀压力的压降不应大于5MPa。如果转速大于规定，则说明针阀与针阀体圆柱面间隙较大，因密封不良而发生漏油，导致压力迅速下降。在检查圆柱面密封性的同时，还可以检查锥面密封性。即当按上述方法停止油泵时，如果喷油孔处仅有轻微的水分，且无燃油滴落，则密封性良好。经检查，发现喷油器密封良好。

柴油机日常维护管理建议

为了及时发现并排除柴油机排气温度过高的故障，同时保证柴油机可靠运行，延长其工作寿命，提出以下建议：

①加强对柴油机运行工况和参数的检查。需要经常检查，但要注意温度表、压力表等仪器可能显示不准确，所以不能太相信仪器读数，要定期对仪器进行校准。 。

②保证燃油、机油、冷却水的特性满足柴油机的要求。经常清洁燃油过滤器，以确保燃油经过适当的预处理（加热、净化，最好保持循环和油分离，即使在锚定时也是如此）。

③经常清洗增压器涡轮滤清器、压气机端、空气冷却器等。

④除排除故障外，还必须按照说明书的要求对柴油机进行定期检查，如测量发电柴油机的爆炸压力、曲轴齿差、喷油正时、测试喷油器等。 。