一起发动机恶性事故的原因分析

慧聪工程机械网   2004-06-18 15:42   来源:工程机械与维修  作者:沈银荣

一台小松PC220-5型挖掘机,其发动机的型号为SA6095L-1型,已运行8000h左右,从未拆检过。除按正常进行保养外,先后更换过喷油器2次、校验过喷油泵1次。最近有一天,起初只是发动机冒黑烟,并且愈来愈严重,以后又伴有

一台小松PC220-5型挖掘机,其发动机的型号为SA6095L-1型,已运行8000h左右,从未拆检过。除按正常进行保养外,先后更换过喷油器2次、校验过喷油泵1次。最近有一天,起初只是发动机冒黑烟,并且愈来愈严重,以后又伴有严重异响、动力下降。请修理工诊断故障时,启动发动机后并未听到严重异响,但有缺缸的现象。为赶任务还让挖掘机继续工作了近2h,此时发动机又发出严重异响并大量冒黑烟。不得已拆检了喷油器总成,发现V缸的喷油器尖端被截断,碎段掉入缸内,这才感到故障的严重性。


现场处理时,又发现V缸的进、排气门头部均已折断落在活塞顶部,话塞顶部的撞击痕迹十分严重;邻近Ⅳ、Ⅵ缸的活塞顶部也有轻微的撞击痕迹和金属碎屑;其余几个缸的活塞顶部则无撞击痕迹,但有金属碎屑;拆卸活塞连杆组时,各缸活塞均能上、下移动,但V缸的连杆已弯曲变形,V、Ⅵ两缸有拉缸痕迹(V缸稍严重);曲轴未受损伤,连杆与曲轴轴承的配合基本正常,气门传动机构的挺杆、推杆和摇臂等部件未见异常;机油中未含有柴油;除V缸外,各缸气门的密封性均属良好。


根据上述各零部件的技术状况和柴油机的燃烧过程示意图(见附图),对这次事故的引发原因和进程分析如下。


由图知,柴油机的燃烧过程共分为4个阶段:备燃期(A-B段)、速燃期(B-C段)、缓燃期(C-D段)和后燃期(D-E段)。缓燃期是边喷油边燃烧的阶段,缓燃期终了(D点)时的最高温度可达1700-2000℃。分析认为,这次事故的起因是:V缸喷油器雾化不良、滴油,造成该缸工作不良而冒黑烟,甚至缺缸运行;由于V缸燃烧不完全且长时间"带病"运行造成该缸过热,使残留在缸内的燃油汽化,在做功过程中活塞下行到下止点附近还在进行无规则的继续燃烧;当残留缸内的燃油积累较多时,无规则燃烧的机会增多,必然会产生强力的爆燃现象;在做功行程的后期,排气门需早开(提前角一般为下止点前40度-60度左右),这种不正常的爆燃力的反作用力冲击着排气门头部(此时,进气门是处于紧闭状态的),因而使排气门头部折断(这点从拆检时看到排气门头部折断可以得到证实);排气门头部折断后就落至活塞顷部,必然发出严重异响,同时发动机动力下降。但修理工来诊断时,正是驾驶员使机器停机后,由于惯性的作用发动机活塞上下运动的速度还是很高,强大的冲击力使排气门头嵌入了硬度不高的铝质活塞的顶内,便消除了排气门头冲击活塞和缸盖的噪声,因而修理工未能听到严重异响(这从拆检时发现活塞顶部有排气门头嵌入的痕迹,而且圆形痕迹的直径正好与排气门头直径相吻合可证实);后来,嵌入活塞顶部的排气门头经过2h的运行,在冲击力的作用下脱离活塞顶部而在气缸内自由地上下撞击,并在进气行程中又使进气门头因撞击而折断,从而使撞击程度和发出的异响更为严重。由于该型发动机是带有增压器的,从排气管出来的废气要经增压的涡轮壳和消声器排入气,此时V缸由于两个气头撞击着活塞顶部,被击的金属碎屑通过排气歧管进入其他缸内,从而造成近两个缸的活塞也遭受伤。同时,两个气门头撞击赛机部时,强大的撞击力促使活塞头部变形,造成拉和粘缸;当活塞粘缸时,活连杆组上行受到较大的力,致使连杆弯曲变形。


通过这次事故的排查分析,可以得出结论:发动在工作时,应经常注意喷油器的工作情况;当缺缸工作、冒黑烟、发出不正常的异响时,应立即停机、及时排除故障,以免酿成大事故。

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