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气缸盖水套内壁水垢太厚，造成气缸盖排气门座附近裂纹，导致柴油机过热的故障案例
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缸盖生产车间图 (36)
【故障现象】
一台ZL50装载机作业时，
出现柴油机的冷却液温度增高、
动力下降和加速不良等现象。
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缸盖生产车间图 (37)
【故障处理过程】
停机检查，
发现散热器中冷却液不足。
加足冷却液后，
故障消除，
但运转约2h后，
故障再次出现。
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停机检查，
发现散热器中冷却液又少了很多。
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检查柴油机机油，
机油尺显示油位正常;
拆下气门室罩盖，
发现气缸盖上面有少量白色泡沫。
放水检查，
发现液质浑浊、无油渍。
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该装载机配套的6135柴油机的
机油压力为0.15~0.5MPa，
高于循环冷却液压力，
如果机油散热器发生泄漏，
则机油必然侵入水路，
现在冷却液中无油渍，
故可判定机油散热器没有泄漏。
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将散热器排水管口堵住，
用一根胶管使其一端连接散热器加水口，
另一端插入盛有
澄清生石灰水溶液的玻璃杯中，
起动柴油机后，
生石灰溶液变浑浊，
静置后有沉淀生成。
说明水套内气体含有CO₂成分，
即燃烧废气侵入了水套。
由此判定气缸套处发生了冷却液泄漏。
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拆下气缸盖，
果然发现第3缸的燃烧室内积炭严重，
活塞顶表面潮湿且有水锈，
气缸套有拉伤痕迹。
清除了积炭，
更换了第3缸的活塞、活塞环、
气缸套及封水圈，
装配后试机，
数小时后故障再次出现。
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根据本次故障的症状
(冷却液大量泄漏，
机油液面上升不明显，
燃烧废气侵入水套)，
应该断定为气缸套处发生了泄漏。
其分析推理如下：
进气行程时，
气缸内形成负压，
冷却液由孔隙进入气缸;
压缩行程时，
部分冷却液
在压缩形成的高温气体中汽化;
做功行程时，
冷却液在高温下进一步汽化，
同时高压燃气由孔隙侵入水套;
排气行程时，
大量汽化了的冷却液
随柴油机排气排入大气，
残留的少量冷却液随着
活塞的往复运动穿过活塞环的开口，
沿气缸壁流入油底壳。
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但现在的判断与实际不符，
气缸套并没有裂纹，
只能再次拆检柴油机。
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仔细检查了第3缸的燃烧室
和气缸垫的密封情况，
测定了气缸盖的平面度，
检查的结果及测得的数据均表明正常。
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于是，
对气缸盖进行水压试验，
结果发现有水从排气门处流出。
拆下排气门时，
发现在气门座附近有一条
清晰可见的长10mm的裂纹，
表明冷却液就是从这里泄漏的。
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原来，
间歇性排出的燃烧废气
在气缸盖排气门处形成了脉动气流，
压力的波动营造出呼吸效应，
就是在这种呼吸效应下，
冷却液被吸入排气门口，
燃烧废气被压进水套。
由于裂纹的位置较低，
被吸入的冷却液不可能
全部随燃烧废气排出，
残留的少量冷却液
在排气门开启时流入气缸，
并在燃烧室留下锈痕，
造成本次故障的全部症状。
更换气缸盖后，
故障彻底消除。
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缸盖生产车间图 (53)
【故障原因分析】
检查拆下的旧气缸盖，
发现水套内壁有厚厚的一层水垢。
分析认为，
结垢降低了热传导效率，
使局部区域因散热性变差而温度上升，
导致与邻近区域产生温差或温差加大，
热应力因温差的加大而增大，
导致在应力集中的薄弱部位产生裂纹，
而气缸盖的排气门座就属于这样的部位，
它温度高、
散热条件差、
结构单薄，
水垢的隔热作用使散热条件进一步恶化，
因而在应力集中的作用下产生了裂纹。
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冷却系统结垢不仅
使冷却系统散热性能变差，
柴油机温度升高，
而且会对柴油机造成更严重的危害，
甚至使气缸盖及气缸体产生裂纹。
本次气缸盖裂纹就是一个有力的佐证。
认识到冷却系统结垢危害的严重性后，
就须从根本上排除和预防。
采用水垢清洗剂清除冷却系统水垢，
或在散热器中加入
煮沸后充分沉淀的自来水(使硬水软化)，
能从根本上避免水垢的形成，
彻底消除故障隐患。
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缸盖生产车间图 (172)
【故障相关知识】
缸盖裂纹的原因分析：
在实践中根据裂纹的特点、
形状和断口形貌的初步分析认为，
此故障的根本原因
在于气缸盖上平面
存在着不均匀的热变形，
以致应力在薄弱点集中而形成裂纹。
具体有以下几点：
(1)破坏柴油机冷却条件的
任何不正确操作
都是造成气门座口产生裂纹的重要原因。
如果忽略这一点，
必然加剧不均匀的热变形，
应力值就有可能超过
气缸盖局部的使用应力
而引起裂纹的产生。
例如，有的使用者为了某些方便，
冷车不加水就起动柴油机，
着火后突然加冷却水，
这是绝对不允许的，
在寒冷季节野外使用时,
若柴油机还处于水温高达363K以上时，
就停车放水，
易导致裂纹的发生。
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(2)气缸垫的安装位置不对，
使得气缸盖与气缸体之间的孔位
无法很好对准，
易使这个区域的水流形成停止的死区，
热量不能迅速散走从而造成局部高温。
这样，使这个区域，
特别是使两气门座口之间的鼻梁横堤
会因严重受热而膨胀。
由于此处温度在高温情况下较低，
且又由于气缸盖螺栓的紧固作用，
使气缸盖下表面中间
两相邻气门座口之间鼻梁横堤，
在受热膨胀时不可能往外凸起，
而只能是往水套里面凹入。
随着柴油机使用时间的增加，
鼻梁横堤凹陷变形就增大。
气缸盖螺栓就被拉伸变形一次，
因此使得气缸盖螺栓的螺纹被明显地拉长，
导致气缸盖与
气缸体接合面的气密性被破坏，
从而加速气缸盖下表面的
两相邻气门座口之间的鼻梁横堤烧损。
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(3)冷却水内含碱性较大，
水套内易生水垢
而又没有及时按规定处理，
以致使水垢太厚，
水道不畅通，
降低了冷却效果。
资料表明，
气缸盖内积1mm厚的水垢，
气缸盖底面温度约升高443K，
这样就会引起局部更大的热应力集中，
加速裂纹的产生。
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(4)经常性使用减压手柄停车。
此时，
往往因在高温下突然吸入冷空气过多，
而导致气缸盖壁厚单薄的地方
易突遇冷而开裂。
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(5)经常性供油时间太迟或太早，
产生早燃或爆燃，
从而导致气缸盖底面温度升高。
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重庆康名士发动机光头老周
整理的这个表，
也许对找到故障原因有帮助
AL0868-气缸盖有问题可能会观察到的多个故障现象
AL0868---G179柴油机过热运行的一部分故障原因及故障表现简单描述
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故障现象千奇百怪，
故障原因简单，也复杂，
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送给在现场维修并把维修过程讲述出来的大师傅们，
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[心]
