柴油发电机汽缸垫渗油渗水问题解读与修理手段

柴油发电机气缸垫、气缸盖和缸体安装在一起，缸盖底面与压缩终了时的活塞顶部构造一个密封燃烧室，为了保证密封，在缸盖和缸体之间装有气缸垫。通常，气缸垫采用薄钢板制作而成，其中，水道孔、油道孔、燃烧室密封孔采用橡胶圈与薄钢板硫化粘结，粘接强度≥3 MPa，能高效承受较高燃烧压力达15.5 MPa的冲击，保证燃烧室密封，防止渗水、漏油、漏气。汽缸垫失效将导致燃烧室密封不严并造成局部漏气，使高温高压的气体冲出燃烧室，造成汽缸套变形，密封阻水圈损坏以及缸盖和机体之间过梁处受高温高压气体的冲击，引起烧蚀沟痕，引起修复困难或机件报废，这些情形将严重危害柴油发电机的操作经济性及可靠性。

      针对装有康明斯4B3.9系列柴油发电机的深圳用户，在运转了2000小时后试机时气缸垫与机体结合面有多处不一样程度的油迹。疑是气缸垫失效引起渗漏问题，结合汽缸垫、缸盖和机体的尺寸计算，以及密封构造的装配（如图1所示），通过对该现状进行了论说，并经过试验验证，确定了导致该现状的真实缘由，并提出了优化步骤，该问题得到处理。

      装有康明斯4B3.9系列柴油发电机在试运行时，发现柴油发电机气缸垫与缸体结合面处有不同程度的油迹，怀疑是从汽缸垫处渗漏。

      拆除缸盖前对缸盖螺栓的拧紧力矩进行了检查，满足检查力矩300（N·m），缸盖螺栓裸露部分有机油。拆检后目测检测气缸垫等零部件没有异样，机体螺栓孔内存有3～4mm机油。

      根据柴油发电机的工作机理和汽缸垫、汽缸盖的安装情形，初步分述认为：造成汽缸垫和机体结合面有油迹的起因可能有以下几种：

（4）装配时缸盖螺栓涂机油较多，随着柴油发电机的震动和高温，螺纹间隙处的机油流出，造成机体和汽缸垫结合面渗油渗水的假象。

      为了进一步确认故障缘由，对上述可能的损坏起因进行逐一浅述、验证。

      首先为排除其他零件对气缸垫密封的危害，对3台机体装配缸套的止口深度尺寸8.9±0.03 mm及3件缸套台肩的厚度尺寸9.02°-0.02mm进行检查，检查结果均符合要求，具体参数见表1。

      对所有缸盖螺栓的拧紧力矩进行检修，检修结果满足检验力矩300（N·m）的要求，故而可以处理因缸盖螺栓拧紧力矩不足导致汽缸垫与机体结合面渗油漏水的可能。

（1）缸体凸台尺寸8.9±0.03 mm，缸套台肩尺寸9.02°-0.02mm，经计算缸套和缸体装配面间隙为：

（2）汽缸垫密封橡胶厚度为B=t+0.7±0.05mm，计算密封橡胶的实际变形量。因为缸垫上下凸起部分较大各为0.25mm，实际装配时缸垫凸起部分处于压平状态，于是计算橡胶变形量时不考虑缸垫的凸起尺寸。

      密封橡胶的允许变形量为20%~30%，小于20%密封效果不佳，超出30%属于永久变形。以t=1.6mm的气缸垫为例进行计算，密封橡胶理论允许的变形量：

      经比较，实际较小变形量为0.5 mm，在理论允许的较小变形量0.45～0.675 mm之间，实际较大变形量为0.68 mm，在理论允许的较大变形量0.47～0.705mm之间，通过计算对比，实际规划的气缸垫的橡胶厚度尺寸B=t+0.7±0.05mm满足性能要求，可以排除由于气缸垫橡胶厚度尺寸规划不合理，导致密封不严，引起渗油漏水。

      为了确认气缸垫的品质，质检人员对汽缸垫重新进行检验，检测结果：汽缸垫外形尺寸符合图样要求，缸垫硬度满足90～120HV，橡胶变形量≤30%，完全符合图样要求，可以排除气缸垫品质问题。

（1）缸盖螺栓裸露部分有机油，机体螺栓孔内存有3～4mm机油，由于安装原由，装配时缸盖螺栓涂机油较多，在此情况下，热机后随着柴油发电机的振动和高温，螺纹间隙处的机油渗出；

      于是汽缸垫标记孔侧和缸体结合面处的油迹是缸盖螺栓孔内的机油渗出。

      为了进一步验证气缸垫与机体结合面漏油漏水的起因，从康明斯售后站出现同样漏油故障的柴油发电机样板中抽取5台康明斯4B3.9柴油发电机，在柴油发电机试验室进行台架验证试验。泄漏试验用工装构成如图3所示，泄漏试验用工具如图4所示。

（1）第一台柴油发电机磨合30分钟后，3缸左侧开始渗油渗水，磨合完毕后对渗油漏水位置进行清洗，同时发现前端吊环处机油较多，也进行清洁，然后调试交验，性能参数交验合格后发现各缸均有漏油漏水现状。于是再次进行清洁，清洁完毕后柴油发电机在全速全负载工况下运转，运转10分钟后4缸发生轻微漏油漏水，继续运行20分钟后1、4、6缸均产生轻微漏油渗水，停机进行清洗，清洁完毕后再次全速全负荷运转，运转15分钟后，1、4、6缸再次发生轻微渗油漏水，但较上次渗油漏水程度有所降低，且每次所渗出机油均较清澈，停机下台架静置（对最后一次出现的轻微漏油渗水未进行清洁）。

（2）第二台柴油发电机磨合30分钟后，4缸产生渗油渗水，磨合完毕后对渗油渗水位置进行清洗，然后调试交验，性能参数交验合格后发现1、3、4、5缸均有渗油渗水现象，2、6缸有轻微渗油渗水现象，于是再次进行清洁，清洁完毕后柴油发电机在全速全负载工况下运转，运行30分钟后未再出现漏油漏水现状，停机下台架静置。

（3）第三台柴油发电机磨合20分钟后，2、4缸产生漏油漏水，磨合完毕后对渗油漏水位置进行清洁，然后调试交验，性能数据交验合格后发现各缸均有漏油漏水状况，于是再次进行清洗，清洗完毕后柴油发电机在全速全负载工况下运行，运转20分钟后2、4缸出现轻微渗油漏水状况，停机再次进行清洁，清洁后全速全负载运转40分钟，2缸再次出现轻微渗油漏水，但较上次漏油漏水程度明显降低，且每次所渗出机油均较清澈。停机下台架静置。

（4）第4台柴油发电机磨合30分钟后，2缸左侧出现漏油渗水，磨合完毕后对漏油渗水位置进行清洗，然后调试交验，性能参数交验合格后发现2、4、5缸轻微渗油漏水状况，再次进行清洗，清洁完毕后柴油发电机在全速全负载工况下运行，运转20分钟后2、4缸再次出现轻微漏油漏水现状，继续全速全负载运行10分钟后，渗油漏水现状未发生变化，且每次所渗出机油均较清澈。停机下台架静置。

（5）第5台柴油发电机磨合20分钟后，5缸产生渗油渗水，磨合完毕后对漏油渗水位置进行清洁，然后调试交验，性能数据交验合格后发现5缸有渗油漏水状况、2缸有轻微渗油渗水现状，再次进行清洁，清洗完毕后柴油发电机在全速全负荷工况下运行，运行20分钟后未再发生渗油漏水现状，停机下台架静置。

      台架验证试验结束后，柴油发电机下台架静置，第1台柴油发电机静置约46 h，第2台柴油发电机静置约30 h，第3台柴油发电机静置约24h，第4台柴油发电机静置约6h，4台柴油发电机静置后，漏油渗水现象与下台架时一致，未发生新的渗油渗水现状。

      根据上述验证状况，关于试验中渗油漏水现状的几个显著特点解析如下：

（1）每次所渗出机油均较为清澈，如是气缸垫密封不严，则渗出的机油应为柴油发电机内部的机油，其颜色应偏黑色；

（2）清洗之后一次比一次漏油漏水程度减轻，如是汽缸垫密封不严，则清洁不会减小漏油漏水的程度，清洗完毕后再次运行柴油发电机，漏油漏水现象应会继续发生且漏油渗水程度不会减少；

（3）柴油发电机静置后漏油渗水现象未再继续发生：如是气缸垫密封不严，则静置时因缸盖内有残余机油，残余机油应会继续渗出。

      综上所述，可以确定柴油发电机气缸垫部位的漏油渗水非柴油发电机内部的机油，而是柴油发电机在安装过程中缸盖螺栓刷涂的机油，在柴油发电机运转步骤中随着柴油发电机的振动及温度的升高，刷涂的机油渗出并沿汽缸垫与缸体结合面渗出，造成了气缸垫漏油漏水的假象。

      为熟悉决以上漏油漏水问题，可在柴油发电机上采取以下维修方案：

（1）在装配汽缸垫的工位处，配置30mm×25 mm×4mm海绵块，将海绵块浸入机油里，然后取出，并将把机油挤出，放置在工作台上。

      汽缸垫是柴油发电机缸体与缸盖之间重要的密封材料，如果在汽缸垫上涂润滑脂， 当汽缸盖螺栓拧紧时，一部分黄油会被挤压到气缸水道和油道中， 留在缸垫间的黄油在汽缸作业时， 因为受过热影响， 一部分会流入汽缸燃烧， 另一部分则会形成积炭存于缸体与缸盖的结合面间，在高压发热功用下，极易将气缸垫击穿和烧穿， 造成柴油发电机漏气。因此装配气缸垫时切勿涂抹黄油。

      维修后，更换后的气缸垫应满足以下要求：

（2）耐热和耐腐蚀性好，即在高温、高压燃气功用下和在有压力的机油及冷却水的功用下，不会烧损或变质；

      柴油发电机气缸垫外形如图5所示，安装示例如图6所示。

（1）在柴油发电机完全冷却以后再拆卸气缸盖。无论是解体还是装配气缸盖螺栓，都要按照规定的顺序和功率分2~3次拧紧或拧松，绝对无法一次拧到底。有的柴油发电机规定，按规定力矩拧紧后还要拧转紧固螺母90°。按照规范拆除和拧紧气缸盖螺栓，这是防范因更替汽缸垫而造成气缸盖变形的基本办法。

（2）仔细观察旧汽缸垫产生毛病的现状，准确找出汽缸垫损坏的真正因由，以便进行有针对性的修理。

（3）认真清洗气缸盖与气缸体的结合表面，对于有铁锈和积炭等残留物，要用刮刀、钢丝刷、化学溶剂等加以清除。然后进行安装前的检测和鉴定，一是用直尺和塞尺检修气缸体和气缸盖结合面的平面度，必要时进行磨削排除；二是检验汽缸套的凸起量，必须符合各机型的要求，预防气缸垫产生早期损坏；三是在气缸垫上适当涂抹吸纳胶（汽缸垫胶），以增强其密封性。

（4）注意分清汽缸垫的正面和反面，不要装错，必须对齐汽缸体、气缸垫、汽缸盖之间所有的油孔和水道孔。如果装错，气缸垫挡住了气缸体通往汽缸盖的机油油道，将会造成气缸盖上的运动零件过早损坏。

（5）气缸盖螺栓经过持久操作后，可能超过了材料的屈服极限，所以替换汽缸垫时较好同时更替所有的汽缸盖螺栓。

（6）装配完毕，要检修气缸垫是否存在泄漏。新换的气缸垫，在柴油发电机作业10～15h以后，要重新拧紧一次汽缸盖螺栓，以保证汽缸垫可靠压紧和密封。

      在操作以上措施基础可以排除汽缸垫处漏水漏油问题，但是实际替换气缸垫中常常发生这样的情况，重新安装并起动试车后，发现气缸盖与气缸体结合部位漏气或漏油，反复调节汽缸盖垫片的位置和汽缸盖螺栓的紧度都没高效果。这是因为原来的汽缸盖垫片在压力和过热的用途下，已经与汽缸盖、气缸体的端面形成了紧密的配合关系，不会产生漏气和渗油。但是经过拆除以后，如果没有放回原来的位置，则原来的紧密配合关系遭到破坏。为此，在拆卸汽缸盖垫片前，在发电机的侧边刻画一个记号，在下次组装时，该当对准这个记号，使汽缸盖、汽缸垫、汽缸体恢复原来的对应位置，其实质是让这3个零件上的微观凹凸不平点“对号入座”，再按规定的顺序和功率拧紧气缸盖螺栓，就不会产生漏气和渗油了。