關于MTU4000系列柴油機排氣溫度高的故障分析及其排除

　　摘 要：MTU4000系列船用柴油機在工作時易出現(xiàn)過高的排氣溫度的不利工況，本文針對這一情況進行了故障分析，得到了引發(fā)這一故障的主要因素有：燃油質量、霧化質量、進氣質量、運動部件狀況，并對上述因素進行逐個的排查。本文還探討了燃油系統(tǒng)的工作原理，以及噴油器的工作原理、檢查方法及故障處理，并提出了相應的應對措施。此外，本文從管理的角度出發(fā)，給出了有效避免柴油機排溫過高的建議，并闡述了對機械設備進行日常管理時需要注意的問題。
　　關鍵詞：MTU4000柴油機 柴油機排溫過高 故障分析 解決方法
　　1.MTU4000系列柴油機以及排氣系統(tǒng)
　　在20世紀90年代，德國MTU公司開發(fā)研制了MTU4000系列柴油機，該系列的柴油機能夠達到IMOⅡ 排放標準（船舶行業(yè)），原有的噴油泵也變?yōu)槭褂霉曹壥絿娚湎到y(tǒng)（COMMON RAIL）。MTU4000系列柴油機開發(fā)中運用到的新技術是柴油機燃燒技術，這一技術的優(yōu)點是：共軌式噴射系統(tǒng)的利用改變了傳統(tǒng)噴射系統(tǒng)的約束，削弱了有害物質的排量，同時也使柴油機的燃燒效率得到了很大的提高，作為新一代柴油機，具有大功率、高速的特點。MTU4000系列柴油機利用了直噴燃燒技術和液體冷卻技術，總排量為65L，氣缸徑內為165mm，行程為190mm，柴油機的額定轉速為2000rpm，按ISO3046標準最大功率為2320KW即為該款柴油機的系列號。MTU4000M70是我國粵港澳地區(qū)高速雙體客船主機的主要型號，下面以該型號為例對柴油機的進排氣系統(tǒng)作簡要介紹：
　　1.1低負荷工作時
　　當發(fā)動機低負荷時（即轉速低于1680），空氣由A排廢氣渦輪增壓器吸入并增壓送入A排中冷器，由于低負荷時只有一半的氣缸為有效做功，由ECU控制斷缸噴油，B排增壓器進氣風門處于關閉狀態(tài)，所以B排空氣通過A排中冷器與B 排中冷器之間的平衡管輸入，空氣經中冷器冷卻后經由進氣管進入氣缸。
　　1.2高負荷工作時
　　當發(fā)動機高負荷時（即轉速高于1680），A、B排廢氣渦輪增壓器同時工作，A排空氣由A排廢氣渦輪增壓器吸入并增壓送入A排中冷器經冷卻后由進氣管進入到氣缸頭，B排空氣由B排廢氣渦輪增壓器吸入并增壓送入B排中冷器經冷卻后由進氣管進入到氣缸頭，A、B排多余的增壓空氣由平衡管進去到中間的預推閥排到排氣歧管。
　　2.常見故障檢查，分析與修理
　　燃油燃燒情況能夠通過排氣溫度的高低來判斷，柴油機的排氣溫度過高時，會導致其熱負荷增加，增強了熱應力，這就會對材料性能、潤滑條件、使用壽命等造成不利的影響。若不能對過高的排氣溫度進行有效的控制，可能會導致零件燒毀，最常見的就是排氣閥燒毀，零件燒毀可能使正在高速運行的柴油機的安全受到威脅。因此，監(jiān)測并控制好排氣溫度，有利于保證柴油機在正常工況下運行。在對柴油機進行故障檢修時，應提前向船方相關負責人咨詢該主機在運性時的情況；如：排溫偏高的狀態(tài)是固定的還是波動的；排溫偏高的氣缸與正常溫度氣缸的偏差大小等。這些信息對之后的故障判斷都會很有用，排溫偏高的氣缸若是有波動則大多數(shù)是電氣部分引起的故障，如排溫傳感器故障，信號線束故障，ECU故障等。如果排溫偏高數(shù)值沒有波動的則大多數(shù)是機械部分引起的故障。主機機械部分引起的排溫偏高應要引起充分的重視，特別是在初步排除了燃油、進氣方面的故障后應盡快泊廠檢修。
　　2.1燃油供給系引致的排溫高
　　2.1.1霧化質量
　　導致霧化質量差的原因是：燃油顆粒粗糙，質量差，燃燒時燃油與空氣的接觸不完全、混合不均勻，發(fā)生了不充分燃燒，提高了排氣溫度。通過化學成分和技術指標可以分析燃油的質量，在對燃油進行選擇審核這些指標，對于不能滿足指標要求的燃油應該嚴格禁止使用。因為一旦選用了質量不達標的燃油，燃油就會發(fā)生不充分燃燒，這會使得柴油機的排氣溫度持續(xù)增加。在燃油選擇的時候，除了要關注燃油的質量是否達標以外，其選擇還應該具有針對性，即不同的機型所選用的燃油粘度應有所差異。若燃油與柴油機不能進行合理的匹配，也會使得排氣溫度增大，甚至會導致柴油機的運行出現(xiàn)中斷。在進行燃油的選擇時，還有應該考慮到燃油運行的溫度，根據(jù)生產實踐中四沖程柴油機的使用情況，可對燃油溫度進行手動控制，通過對溫度的調節(jié)來改變燃油的粘度，從而達到對燃油質量進行控制的目的。
　　2.1.2噴油器出現(xiàn)故障
　　導致排氣溫度過高的原因有三點：（1）啟閥壓力過低，啟閥壓力過低主要是由下述情況引發(fā)的：因錯誤安裝或卡死使噴油器處于常開狀態(tài)；壓力彈簧斷裂；壓力彈簧或安裝在壓力彈簧上的鎖緊螺母發(fā)生松懈。啟閥壓力過低，噴油器噴油開始工作時會提早噴油，噴油結束時又發(fā)生延遲，這就增加了噴油過程的時長。噴油時長的增加會降低霧化質量、使得燃油發(fā)生不充分燃燒，降低燃燒質量；同時還是會使后燃期燃燒情況惡化加劇，進一步降低了加燃燒質量，此時機件會出現(xiàn)過熱現(xiàn)象，引發(fā)排氣溫度升高。（2）噴油孔直徑偏大，會降低霧化質量，造成燃燒不充分，從而增加排氣溫度。（3）噴油嘴出現(xiàn)小孔、裂紋、以及密封不嚴的情況。都會使噴油嘴出現(xiàn)滴漏的現(xiàn)象，導致后燃期時長增加、燃燒情況惡化，從而增加排氣溫度。當出現(xiàn)這種情況時，需要拆下噴油嘴并觀察其結碳程度，此外，還需要進行一系列的試驗，包括：密封性試驗、啟閥壓力試驗、霧化質量試驗，以便驗證該情況產生的具體原因。
　　2.1.3噴油提前角過小或過大
　　柴油機的排氣溫度、最高爆炸壓力、平均壓力增長率都與噴油提前角有關。角度過小，將導致后燃惡化，增加排氣溫度和熱負荷、減小熱效率。角度過大，將導致滯燃期延長、最高爆炸壓力增大、柴油機啟動困難、以及震動嚴重等情況發(fā)生。因MTU4000系列的燃油噴射是通過電子技術實現(xiàn)，實際生產中，應依據(jù)說明書對ECU的數(shù)據(jù)進行核實和控制，以便確定合理的噴油提前角。

相關熱詞搜索：柴油機 氣溫 度高 排除 故障分析